Zn對Mg-Gd-Y系合金相平衡的影響.pdf

1、鎂合金因其比強度高、易回收等許多優(yōu)點，在國防工業(yè)和民用工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，引起國際材料界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究。相圖對于金屬材料的研究與開發(fā)具有非凡的指導(dǎo)意義，通過相圖可以對合金中的相組成做出確切的理論說明，使得研究者能夠?qū)辖鸬某煞衷O(shè)計、熱處理工藝的制定等做出合理和正確的判斷。鎂合金的強化行為主要集中在沉淀相強化方面，通過向純鎂中添加一些金屬元素形成強化相進而起到改善各項性能的作用。所以，搞清楚金屬元素對合金的作用顯得尤為重要，對

2、其所形成沉淀相的研究也顯得尤為迫切。本文正是針對這一點切入，用CALPHAD（CALcuation of Phase Diagram）計算相圖作為指導(dǎo)，向Mg-Gd-Y系合金中添加Zn元素，進而研究了Zn對該合金的主要影響。
　　 本文首先利用Pandat相圖計算軟件繪制了Mg-Zn、Mg-Gd-Y、Mg-3Gd-3Y-0.5Zr-xZn、Mg-6Gd-3Y-0.5Zr-xZn、Mg-9Gd-3Y-0.5Zr-xZn及Mg-12

3、Gd-3Y-0.5Zr-xZn合金的富鎂區(qū)域相圖，并計算了各合金相比例隨溫度變化曲線。計算相圖表明，Zn元素的加入促進了Mg24Y5相、MgsGd相的形成，合金液相線溫度逐漸降低，MgZn相比例增大；而隨著Gd含量的增加，促進了Mg5Gd相的形成，對Mg24Y5相、MgZn相影響較小。
　　 在相圖計算基礎(chǔ)上，采用差示量熱掃描儀（DSC）測定了幾種鎂合金的相轉(zhuǎn)變溫度（Mg-xGd-3Y（x=3，6，9wt％）、Mg-9Gd-xY

4、（x=1，5，7 wt％）、Mg-3Gd-3Y-xZn-0.5Zr（x=0，1,3，6wt％）和Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr（x=1,3，6wt％））。結(jié)果表明，在簡單的三元合金中，由于相區(qū)較大，各相轉(zhuǎn)變點間隔較大，且相轉(zhuǎn)變能量波動較大，試驗測定值與預(yù)測值相差不大。當(dāng)合金系多元化后，合金的高溫相變?nèi)钥梢詼y定，但是，隨著合金相區(qū)增多，一些固相轉(zhuǎn)變中相變潛熱較小，采用差示量熱掃描儀難以準(zhǔn)確測定相變點。綜合總體試驗結(jié)果，表明利用Pa

5、ndat軟件所計算的合金相圖是可靠的。
　　 最后，利用光學(xué)金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDX）和透射電鏡（TEM）對部分合金進行了試驗驗證及觀察。結(jié)果表明，MgZn相在鑄態(tài)Mg-Zn二元合金中，主要存在于晶界處，且隨著鋅含量的增加而增加，經(jīng)過520℃，8h+200℃，168h處理后，含鋅較少的合金晶界處MgZn相基本消失，含鋅量較多時，晶界處還有一定殘留。在Mg-Gd-Y三元合金中，不論釓還是釔增加，合金中

6、的第二相都增多，鑄態(tài)合金中Mg-Gd相彌散分布，釓含量增多時會出現(xiàn)聚集，而Mg-Y相主要沿晶界分布。Gd含量9％以上的合金經(jīng)過520℃，8h+400℃，168h處理后析出了短棒狀的MgsGd相。對Mg-3Gd-3Y-xZn-0.5Zr、Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr、Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr和Mg-12Gd-3Y-xZn-0.5Zr四組Zn（x=0，1,3，6 wt％）含量不同的合金進行了對比分析，在鑄態(tài)合金中，第

7、二相都是隨著鋅含量的增加而增加，最后形成網(wǎng)狀沿晶界分布；經(jīng)過520℃，8h+200℃，168h處理后，第二相普遍有所減少，含鋅量為6％的合金中，除了板條狀的第二相，還產(chǎn)生了顆粒狀的Mg（Zn，Gd，Y）相。隨著Gd和Zn含量的增加，合金中第二相數(shù)量增多，對合金中晶粒的長大起到很好的抑制作用，Gd含量的增加對MgZn相的形成影響較小，而Zn的增加會促進Mg24Y5相、Mg5Gd相的形成，試驗很好地驗證了這一點，隨著含Zn量的增加，在合金的