Gd和Y對鎂合金孿晶類型及其退火強化的影響.pdf

1、鎂合金作為目前最輕的金屬結(jié)構材料，它具有密度低、比強度高和比剛度大，各向異性弱等特點，在航空航天、國防軍事以及汽車電子等領域具有廣闊的應用前景。但是傳統(tǒng)稀土鎂合金強度低，嚴重影響了鎂合金的大規(guī)模應用。研究表明，稀土鎂合金采用變形和退火處理可有效提高強度。本文以Mg-0.3Zr合金為基礎，分別添加不同含量的稀土元素Gd和Y，以期通過改善現(xiàn)有Mg-0.3Zr基合金的顯微組織，來提高鎂合金退火強化效果。利用光學顯微鏡、帶能譜分析的掃描電子顯微

2、鏡、透射電子顯微鏡、壓縮實驗等檢測分析技術，研究了不同成分的Mg-0.3Zr基合金固溶處理的顯微組織、力學性能以及變形和退火工藝參數(shù)對組織和強化效果的的影響。首先研究了固溶處理對合金微觀組織和力學性能的影響，揭示了Gd和Y在合金中的偏析作用。其次是分析了稀土元素和變形量對微觀組織的影響，并探討其對孿晶種類和片層厚度作用規(guī)律，最后研究了合金的退火強化效果，揭示了預變形量和退火溫度造成強化的機理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴含有Gd和

3、Y的鑄態(tài)稀土鎂合金中存在著大量的第二相組織，對合金的基體起到了割裂作用，力學性能降低，因此需要采用固溶處理優(yōu)化微觀組織。Y元素的晶粒細化作用明顯，而Gd元素的偏析作用較強，固溶過程中的部分第二相難以溶解，形成的Mg5Gd均勻分布在晶界處，產(chǎn)生第二相強化效果。固溶處理后合金的塑性顯著提高，強度有所下降。隨著稀土元素含量的增加，合金的屈服強度和抗壓強度明顯提高，但塑性不斷降低，這是由于細晶強化和第二相強化的作用所致。⑵在鎂合金變形過程中，孿

4、晶的體積分數(shù)和片層厚度均與晶粒尺寸和預變形量有關。隨著應變量的增加，孿晶體積分數(shù)呈線性增長，而孿晶的片層厚度隨應變量的增加逐漸減小。稀土含量較高的鎂合金，晶粒細化的同時，孿晶的片層厚度降低，孿晶的體積分數(shù)減小，合金中的Gd元素較Y元素，更容易增大孿生傾向。鎂合金塑性變形過程中，首先優(yōu)先形核的是{10-12}孿晶，但是隨著變形量的增加，{10-12}孿晶的數(shù)量反而降低。對于不同稀土添加元素Gd和Y的鎂合金由于軸比c/a不同，Gd元素可有效

5、激活{10-11}孿晶，而Y元素卻激活了{11-21}孿晶，且在變形過程中Y和Gd相比，具有較強的弱化織構能力。⑶未經(jīng)預變形的Mg-xGd-0.3Zr(x=5,10)和Mg-xY-0.3Zr(x=5,10)合金，退火前后，合金的力學性能幾乎不變。但是采用預變形的合金產(chǎn)生了明顯的退火強化效果。合金分別預壓縮變形5％后，采用退火25℃~250℃/5h，不但沒有出現(xiàn)退火軟化效果，反而是退火強化效果。研究結(jié)果顯示，隨著退火溫度和預變形量的逐漸升