原位自生RExSiy-GW系鎂基復(fù)合材料組織與性能研究.pdf

1、本文以Mg-Gd-Y（-Si）合金為研究對(duì)象，利用攪拌鑄造法工藝制備了Mg-10Gd-3Y（wt.％）和Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金，成功制備出原位自生RExSiy/GW系鎂基復(fù)合材料，并借助ICP，OM，XRD，SEM，EDX，納米壓痕試驗(yàn)，DMA以及室溫壓縮力學(xué)性能測(cè)試等檢測(cè)手段，系統(tǒng)地研究了合金在鑄態(tài)，固溶態(tài)和時(shí)效態(tài)下的顯微組織形貌，相成分以及力學(xué)性能。重點(diǎn)研究了Mg-12Gd-4Y-1.0Si(wt.%)合金

2、中Gd5Si3，YSi和Mg2Si金屬間化合物的形貌，相成分，對(duì)合金硬度，彈性模量以及室溫壓縮力學(xué)性能的影響；利用熱力學(xué)方法計(jì)算出在Mg-Gd-Y-Si合金體系中各反應(yīng)的吉布斯自由能；首次使用納米壓痕試驗(yàn)測(cè)得Gd5Si3相的彈性模量和硬度值。
　　Mg-12Gd-4Y-1.0Si(wt.%)合金中生成了大量分布在晶界的Gd5Si3，YSi和Mg2Si金屬間化合物。Gd和Y對(duì)Mg2Si相有強(qiáng)烈的變質(zhì)作用，Mg2Si相由Mg-1.0w

3、t.%Si合金中的多邊形狀和漢字狀變成細(xì)小的顆粒狀。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果顯示，在普通鎂合金熔煉溫度下（700℃≤T≤780℃）Si更傾向于跟Gd和Y結(jié)合，生成RExSiy金屬間化合物。納米壓痕試驗(yàn)測(cè)得Gd5Si3金屬間化合物的彈性模量是148.8GPa，硬度值是12.2GPa。RExSiy相有助于提高合金整體的彈性模量，室溫下Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金的彈性模量為51.2GPa比Mg-10Gd-3Y（wt.%）合金的48

4、.8GPa高2.4GPa。Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金鑄造原始態(tài)的抗壓縮強(qiáng)度為361MPa比Mg-10Gd-3Y(wt.%)合金低30MPa。
　　經(jīng)過(guò)固溶處理后Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金中Gd5Si3，YSi和Mg2Si金屬間化合物的體積分?jǐn)?shù)，成分，形貌和尺寸都沒(méi)有發(fā)生明顯變化，說(shuō)明 Gd5Si3，YSi和Mg2Si金屬間化合物在500℃下是相當(dāng)穩(wěn)定的相，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐高溫性能（T4：5

5、00℃×6h）。Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金鑄造 T4態(tài)的抗壓縮強(qiáng)度是281MPa比 Mg-10Gd-3Y(wt.%)合金低40MPa。
　　經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后，兩種合金的硬度都得到了約30HV的提升，不管是固溶態(tài)還是峰時(shí)效態(tài)Mg-12Gd-4Y-1.0Si（wt.%）合金的硬度值都比Mg-10Gd-3Y（wt.%）合金低約3HV。Mg-12Gd-4Y-1.0Si(wt.%)合金鑄造T6態(tài)的抗壓縮強(qiáng)度是372MPa