Gd含量對Mg-Gd-Y-Sm-Zr合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金作為目前應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有較低的密度，較高的比強(qiáng)度和比剛度，良好的電磁屏蔽性能，減震性能和散熱性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，而受到人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，鎂及鎂合金材料已被廣泛應(yīng)用于汽車、通訊和航空航天等相關(guān)行業(yè)。然而普通鎂合金在高溫下的力學(xué)性能和耐腐蝕性能較差，嚴(yán)重阻礙了鎂合金的廣泛應(yīng)用。因此，研究開發(fā)出具有更加優(yōu)良耐熱性能和耐腐蝕性能的鎂合金，進(jìn)一步拓展鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，成為鎂合金研究的重要課題。
　　本文通過合金制備、

2、微觀分析、力學(xué)性能和耐蝕性能測試等方法，系統(tǒng)研究了稀土元素Gd對Mg-Gd-Y-Sm-Zr合金的微觀組織、室溫和高溫力學(xué)性能以及耐蝕性能的影響。研究目的是為Mg-Gd-Y-Sm-Zr鎂合金的進(jìn)一步開發(fā)和研究提供更加有力的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。結(jié)果表明：適量的稀土元素Gd能夠明顯細(xì)化Mg-xGd-2Y-1Sm-0.5Zr(x=6,9,12)合金的顯微組織，顯著提高鎂合金固溶時(shí)效狀態(tài)下的室溫和高溫強(qiáng)度，同時(shí)使合金的耐蝕性能得到改善。在本實(shí)驗(yàn)的研究

3、條件下，加入的Gd含量為6％時(shí)，合金的鑄態(tài)和固溶時(shí)效態(tài)組織較均勻，晶粒較細(xì)小。在室溫和高溫進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明，隨著合金中Gd含量的升高，合金的抗拉強(qiáng)度也逐漸升高，當(dāng)Gd含量為12%時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為室溫時(shí)219.5MPa，200℃時(shí)253.2MPa，250℃時(shí)282.6MPa，300℃時(shí)264.3MPa，而合金的延伸率卻隨著Gd含量的升高稍微有所降低。在20℃-300℃范圍內(nèi)，隨著拉伸溫度的升高，合金的延伸率逐漸

4、增大，而合金的最大抗拉強(qiáng)度首先隨著溫度的升高而升高，在250℃時(shí)達(dá)到最大，然后隨溫度的繼續(xù)增加而有所下降，這種現(xiàn)象與一般合金的力學(xué)性能-溫度變化曲線明顯不同。本試驗(yàn)中合金的抗拉強(qiáng)度具有明顯的反常力學(xué)行為。室溫條件下，Mg-xGd-2Y-1Sm-0.5Zr(x=6,9,12)合金在濃度為0.5%、2.0%和3.5%的NaCl溶液中分別腐蝕24h后，通過腐蝕失重法計(jì)算腐蝕速率，結(jié)果顯示在三種介質(zhì)中的腐蝕速率均呈現(xiàn)先增高后緩慢降低的趨勢，并在

5、Gd含量為6%時(shí)腐蝕速率達(dá)到最低。合金表面的腐蝕形貌特征與腐蝕速率計(jì)算結(jié)果具有很強(qiáng)的一致性，即隨著Gd含量的增加，合金的腐蝕嚴(yán)重程度呈現(xiàn)出先增加后減弱的趨勢。當(dāng)Gd含量為6%時(shí)，合金表面只有零星分布的細(xì)小顆粒，甚至可以看見腐蝕前用砂紙打磨過的劃痕，腐蝕程度最輕。當(dāng)含Gd量達(dá)到9%時(shí)，合金表面的腐蝕產(chǎn)物顆粒變大并且增多，可以看到異常大的腐蝕產(chǎn)物顆粒和較深的腐蝕坑，腐蝕最嚴(yán)重。然而當(dāng)Gd含量為12%時(shí)，合金表面的腐蝕產(chǎn)物顆粒變小且比較少，腐