Sc、Sb對(duì)Mg-Gd-Y合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金較低的高溫力學(xué)性能嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。本文以Mg-Gd-Y基合金為基礎(chǔ)，利用光學(xué)顯微鏡(OM)、X-射線衍射儀(XRD)、帶能譜分析(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、差動(dòng)分析儀(DSC)、拉伸實(shí)驗(yàn)等檢測(cè)分析技術(shù)，研究Sc、Sb元素對(duì)Mg-7Gd-3Y基合金組織和力學(xué)性能的影響。
　　 對(duì)合金鑄態(tài)組織研究結(jié)果表明：Mg-7Gd-3Y-xSc(x=0,0.5,1)合金的鑄態(tài)顯微組織由等軸α-Mg

2、和主要沿晶界分布的半連續(xù)析出相組成；合金組成相為а-Mg、Mg24(Y,Gd)5和Mg5(Gd,Y)，在合金中添加Sc后沒(méi)有生成新相，但合金中的析出相含量有著明顯的增多，并在晶界處聚集長(zhǎng)大；SEM分析結(jié)果表明：Mg-7Gd-3Y-0.5％Sc合金析出相中均含有一定量的Sc，其中，Sc在Mg24(Y,Gd)5相中的含量遠(yuǎn)大于Sc在Mg5(Gd,Y)相中的含量。在Mg-7Gd-3Y合金加入Sc能提高鑄態(tài)合金的室溫和200℃的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)

3、度，Mg-7Gd-3Y-1Sc合金的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別達(dá)到了240和180MPa，200℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為215和149Mpa。在Mg-7Gd-3Y合金中加入Sc會(huì)提高析出相熔點(diǎn)和合金的熔化溫度；DSC分析表明：低熔點(diǎn)共晶相的溶解溫度從411.6℃提高到431.1℃；Mg5(Gd,Y)相向а-Mg中的溶解溫度從553.1℃提高到554.1℃，合金的最終熔化溫度也從637.5℃提高到639.0℃。
　　 合金的

4、固溶處理結(jié)果表明：在525℃進(jìn)行固溶時(shí)發(fā)現(xiàn)，合金Mg-7Gd-3Y固溶處理10h后枝晶結(jié)構(gòu)基本消除，但在晶內(nèi)及晶界上仍有部分未溶解的富RE相，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些富RE相會(huì)逐漸變小，但很難完全溶解；隨著Sc的加入，合金在固溶處理時(shí)，未溶解的富RE相明顯增多；在540℃進(jìn)行固溶處理時(shí)，Mg-7Gd-3Y-0.5Sc和Mg-7Gd-3Y-1％Sc兩種合金的晶粒大小隨固溶時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生了異常變化現(xiàn)象，表現(xiàn)為固溶處理的前2-8h晶粒由大變小，隨

5、后晶粒由小變大，這一變化與合金的固溶硬度曲線分析結(jié)果一致。Mg-7Gd-3Y-xSc在525℃/10h固溶處理后進(jìn)行的時(shí)效(225℃)處理表明：在時(shí)效過(guò)程中，合金基體中會(huì)有大量的析出相析出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，析出相的含量也相應(yīng)地增加，合金中的時(shí)效析出相會(huì)優(yōu)先在未固溶相和晶界處析出；而隨著Sc含量的增加，這種優(yōu)先析出傾向更加明顯；在合金中添加Sc能夠提高提高合金的時(shí)效峰值硬度及合金的室溫和200℃力學(xué)性能； Mg-7Gd-3Y-1Sc合金的

6、時(shí)效峰值時(shí)的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為254MPa和185MPa，200℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為228MPa和159Mpa；TEM分析結(jié)果表明，合金在時(shí)效過(guò)程中析出相的長(zhǎng)條狀Mg24(Y,Gd)5相和顆粒狀的Mg5(Gd,Y)相是合金力學(xué)性能的到提高的原因。
　　 與金屬型鑄造對(duì)比，擠壓鑄造獲得的組織均勻，且晶粒更加細(xì)小。在Mg-7Gd-3Y合金中加入Sb后，合金的晶粒得到了細(xì)化，析出相的明顯增多并在晶界三角處聚集長(zhǎng)大；

7、Mg-7Gd-3Y-xSb(x=0,1)合金合金在525℃固溶處理結(jié)果表明：在固溶處理開始后，晶間網(wǎng)狀共晶相快速地重新融入基體，取而代之的是在其原來(lái)的位置上形成的彌散的點(diǎn)狀顆粒相；當(dāng)固溶時(shí)間達(dá)到10h，晶間組織完全溶解到基體中，顆粒狀析出相變少或消失且合金晶粒都發(fā)生了一定的晶粒粗化；在Mg-7Gd-3Y合金中加入Sb后，晶粒的粗化現(xiàn)象降低。在Mg-7Gd-3Y合金中加入Sb 能提高合金的室溫及200℃的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度； Mg-7Gd