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文檔簡介
1、稀土鎂合金因其高強(qiáng)、高韌、耐熱等突出特點(diǎn),已成為商用鎂合金的重要組成部分。而長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),不僅能進(jìn)一步提高稀土鎂合金的強(qiáng)韌性和高溫性能,而且對于減少稀土用量,降低材料成本有著重要意義。
本文利用常規(guī)鑄造及后續(xù)熱處理的方法制備了Mg-Gd-Zn-Cu、Mg-Gd-Cu和Mg-Gd-Cu-Zr合金,使用OM、SEM、EDS、XRD和TEM等手段對各態(tài)合金的微觀組織進(jìn)行觀察分析,并測試其力學(xué)性能。主要研究了Cu對Mg-G
2、d系稀土鎂合金中長周期結(jié)構(gòu)形成的影響,并結(jié)合熱處理方案探索了合金化元素、冷卻速度對長周期結(jié)構(gòu)相形成和轉(zhuǎn)化的影響。主要的研究成果有:
利用Cu部分取代Mg-Gd-Zn合金中的Zn時,Cu的加入可以減少鑄態(tài)合金中(Mg,Zn)3Gd共晶組織的面積分?jǐn)?shù),促進(jìn)Mg72.5Gd15.7Zn11.8長周期相的形成。Cu原子還可部分取代Zn原子的位置形成成分為Mg86.5Gd5.4Cu5.3Zn2.7的長周期相。隨Cu含量的增加,塊狀長周期
3、相的面積分?jǐn)?shù)增大,合金的布氏硬度也逐步提高。對Mg96Gd3Zn0.6Cu0.4合金進(jìn)行不同固溶處理可獲得形貌差異很大的固溶組織,合金中的共晶組織消失并析出大量的細(xì)條狀長周期結(jié)構(gòu)。較長的保溫時間和緩慢的冷卻速度均有利于合金晶粒內(nèi)細(xì)條狀長周期相的析出。
鑄態(tài)Mg96Gd3Cu1合金即存在14H型LPSO結(jié)構(gòu)相,且鑄態(tài)合金中的14H型LPSO結(jié)構(gòu)相具有很好的高溫穩(wěn)定性,在固溶過程中形貌和成分未發(fā)生變化。而合金中的Mg5Gd相在固溶
4、處理時發(fā)生溶解,并在相應(yīng)位置析出層片狀的成分近似于Mg92Gd6Cu2長周期結(jié)構(gòu)相。T6處理后由于長周期相和時效硬化的復(fù)合作用,T6態(tài)Mg96Gd3Cu1獲得較好的力學(xué)性能(UTS=232 MPa,δ=3.4%, Brinell Hardness=108 HB)。
加入0.1at.%的Zr即可顯著改善Mg-Gd-Cu合金中存在的枝晶組織,繼續(xù)增加Zr含量,合金晶粒得到細(xì)化,并逐漸趨于等軸晶。當(dāng)Zr含量為0.5%時,晶粒度最小且
5、趨于球狀等軸晶,Zr含量的增加不能進(jìn)一步細(xì)化晶粒。鑄態(tài)Mg96-xGd3Cu1Zrx(x=0.1,0.3,0.5,0.7)合金由α-Mg,Mg5Gd和長周期相組成,Zr的加入并未改變Mg-Gd-Cu合金的相組成。T6處理態(tài)的合金中除鎂基體外,還有塊狀Mg12GdCu長周期相,層片狀和塊狀Mg92Gd6Cu2長周期相。T6態(tài)Mg95.5Gd3Cu1Zr0.5合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能(UTS=298MPa,δ=5.6%, Brinell
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