長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的MG-Gd-Zn合金的研究.pdf

1、近年來(lái)，新開(kāi)發(fā)的含長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)的Mg-RE-Zn系鎂合金，因其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的力學(xué)性能，尤其是優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，克服了常規(guī)鎂合金絕對(duì)強(qiáng)度低，塑性和高溫力學(xué)性能差等缺點(diǎn)，擴(kuò)大了綠色環(huán)保的鎂合金在航空、汽車等工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 本文采用常規(guī)鑄造結(jié)合熱處理的方法制備出含長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)的Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Zn-Zr、Mg-Gd-Ni、Mg-Gd-Zn-Ni合金，借助OM、EDS、SEM、TEM和XRD對(duì)

2、合金的微觀組織進(jìn)行了分析。研究了長(zhǎng)周期相的形成和轉(zhuǎn)化，以及添加合金元素對(duì)合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。通過(guò)對(duì)合金進(jìn)行正擠壓和等通道擠壓，探索了擠壓長(zhǎng)周期鎂合金的強(qiáng)化機(jī)理。研究結(jié)果如下:
　　 鑄態(tài)Mg-Gd-Zn即生成14H長(zhǎng)周期相，但因數(shù)量較少，對(duì)合金性能影響較小;固溶處理后，共晶組織生成大量層片狀長(zhǎng)周期相;時(shí)效處理后，層片狀相未發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，但因長(zhǎng)周期相的存在和時(shí)效強(qiáng)化的影響，合金的力學(xué)性能相對(duì)于鑄態(tài)大幅提高;Mg-Zn-G

3、d合金的晶粒尺寸與冷卻速度有關(guān)，冷卻速度越快，晶粒越細(xì)小;Mg-Gd-Zn合金中添加Zr，可以形成富Zr核心，充當(dāng)異質(zhì)形核劑，促進(jìn)形核發(fā)生，起到細(xì)化晶粒的作用;而且，Mg96Gd3Zn1合金添加0.2％Zr(at.％)時(shí)，時(shí)效態(tài)合金中長(zhǎng)周期相由傳統(tǒng)的晶界位置轉(zhuǎn)移到晶內(nèi)，形貌由傳統(tǒng)的層片狀轉(zhuǎn)化為細(xì)條狀，導(dǎo)致強(qiáng)韌的長(zhǎng)周期相均勻分布;同時(shí)形成球狀、針狀等強(qiáng)化相，共同作用于合金性能的提高，使時(shí)效態(tài)Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金獲得優(yōu)異的

4、力學(xué)性能(UTS=332 MPa，YS=235 MPa，δ=6.9％);此外，Mg-Gd-Zn(Zr)合金因高溫穩(wěn)定的長(zhǎng)周期相的存在而表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫力學(xué)性能;Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金經(jīng)受正擠壓后，長(zhǎng)周期相面積分?jǐn)?shù)大幅提高（由64％提升到83％），力學(xué)性能提高;對(duì)合金進(jìn)行了等通道擠壓，Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金經(jīng)受1道次擠壓后，長(zhǎng)周期相發(fā)生小角度扭折，顆粒強(qiáng)化相碎化;2道次等通道擠壓后，長(zhǎng)周期相獲得大角度扭折，

5、從而給合金引入大量塑性變形，碎化的微小顆粒相彌散分布，起到彌散強(qiáng)化作用。2道次擠壓后，Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金獲得優(yōu)異的最佳的力學(xué)性能(UTS=418 MPa, YS=330 MPa,δ=7.5％)。
　　 Mg-Gd-Ni鑄態(tài)合金不存在共晶組織，而是生成大量成分為Mg89.76Gd7.17Ni3.07的長(zhǎng)周期相，且長(zhǎng)周期類型仍為14H; Mg-Gd-Zn合金中添加Ni可以促進(jìn)鑄態(tài)Mg-Gd-Zn-Ni長(zhǎng)周期相的形