稀土鎂合金組織和性能研究.pdf

1、基于對耐蝕、高強(qiáng)韌鎂合金材料的需求，本文研究了Gd、Nd和Y等稀土元素對鎂合金耐蝕性能和力學(xué)性能的影響規(guī)律，并具體結(jié)合兩類不同的稀土鎂合金，研究了鑄造、熱處理和熱擠壓變形等工藝對合金組織和性能的影響。
　　通過研究稀土元素對鎂合金耐蝕性的影響機(jī)制發(fā)現(xiàn)：添加稀土元素后形成的第二相與鎂基體的鎂合金的電極電位差變小，導(dǎo)致微電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力相應(yīng)減弱，微電偶腐蝕的極化電流變小，腐蝕速率降低；稀土元素可以通過改變金屬表面氧化膜的結(jié)構(gòu)提高致密度

2、、細(xì)化晶粒、改變了鎂合金中第二相的組成、形態(tài)和分布等，從而改善了鎂合金耐腐蝕性。
　　稀土鎂合金材料制備工藝過程中，保持成分均勻穩(wěn)定、減少熔劑夾雜和熔體吹洗等途徑有利于合金耐蝕性的改善；擠壓鑄造、金屬型鑄造和砂型鑄造三種方法相比，擠壓鑄造制備的合金組織晶粒更細(xì)、力學(xué)性能和耐蝕性更好。
　　對兩類不同稀土含量的鎂合金的壓縮應(yīng)力應(yīng)變行為的研究表明二者均是正應(yīng)變速率敏感材料，合金熱壓縮塑性變形是受熱激活控制的。
　　對Mg-

3、Nd-Gd-Zn-Zr合金的研究表明，通過成分設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)低稀土含量的鎂合金具有良好的耐蝕性，鑄態(tài)合金通過合理的熱處理工藝可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和伸長率的綜合優(yōu)化；由于稀土含量不高，擠壓變形后的合金經(jīng)時(shí)效處理時(shí)析出強(qiáng)化效果有限，位錯(cuò)與稀土第二相的交互作用不明顯。
　　高稀土含量的Mg-xGd-3Y-Zn-0.5Zr合金的鑄態(tài)組織由α-Mg和β相（Mg5Gd(Y,Zn)）組成，且隨著Gd含量的增加，晶粒尺寸呈細(xì)化趨勢，晶界共晶相由連續(xù)網(wǎng)狀分布

4、轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)狀彌散分布，且共晶相數(shù)量也相應(yīng)增加。合金經(jīng)固溶處理后，合金晶界β相（Mg5Gd(Y,Zn)分解并生成成分有序和堆垛有序的塊狀、層片狀的14H-LPSO結(jié)構(gòu)相，這些LPSO相是由Mg、Zn、Gd和Y元素組成，而Zn是形成14H-LPSO的關(guān)鍵合金元素。合金時(shí)效峰值硬度隨Gd含量的增加而增高，到達(dá)峰值硬度的時(shí)間隨Gd含量的增加而縮短；隨溫度升高，峰值硬度降低，到達(dá)峰值硬度的時(shí)間縮短。8％wtGd的合金200℃時(shí)效析出彌散分布的β'

5、相，而250℃時(shí)效未發(fā)現(xiàn)明顯的彌散析出相。12wt%Gd的合金隨時(shí)效溫度的升高，峰值硬化組織時(shí)效析出β'相尺寸增大，數(shù)量減少；在200℃和225℃的時(shí)效硬化歸因?yàn)楦咧旅芊植嫉摩?相；在250℃的峰值硬化組織析出相是β'相和β1，后隨時(shí)間延長β'相逐漸向β1轉(zhuǎn)變。
　　對鑄造Mg-xGd-3Y-Zn-0.5Zr合金的力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，常溫抗拉強(qiáng)度接近，伸長率對Gd含量增加而降低。Gd含量不低于10wt%的合金的抗拉強(qiáng)度在室溫~200