Dy對Mg-Y-Nd系合金組織和性能影響規(guī)律研究.pdf

1、鎂合金作為具有高比強(qiáng)度和比剛度的結(jié)構(gòu)材料，在汽車、電子等領(lǐng)域已被大量應(yīng)用，但較低的高溫性能限制了其在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用。稀土元素可以明顯提高鎂合金的性能，尤其是高溫拉伸和高溫蠕變性能，因此稀土鎂合金為當(dāng)前世界鎂合金領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文在Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金基礎(chǔ)上，添加 Dy稀土元素，開發(fā)新型 Mg-4Y-3Nd-xDy-Zr鎂合金。研究了合金中 Dy對合金組織形態(tài)、相組成及結(jié)構(gòu)、室溫及高溫力學(xué)性能等的影響。
　

2、　Mg-4Y-3Nd-xDy-0.5Zr（x=0，1，2，3，5）合金鑄態(tài)組織研究表明，合金鑄態(tài)組織由基體α-Mg、存在于晶界的骨狀的共晶相 Mg5RE（f.c.c., a=2.2~2.3nm）和沿骨骼狀相邊緣及其內(nèi)部形成的塊狀相RE17Mg3（f.c.c.,a=0.5~0.6nm）組成。Dy未影響鑄態(tài)相結(jié)構(gòu)類型，但對相的晶格常數(shù)有微弱影響。隨著合金中 Dy含量的增加，骨狀相體積增多，尺寸增大，形貌更加復(fù)雜。在合金凝固過程中，Dy替代了

3、部分Nd析出形成骨狀相，而對骨狀相中的Y沒有影響。在形成塊狀相時(shí)，Dy對Nd基本沒有影響，塊狀相中Dy/Y隨著合金中Dy含量的增加而不斷增大。在鑄態(tài)組織中Nd主要集中分布在骨狀相中，而Y和Dy在晶界和骨狀相中有微弱的富集。
　　Mg-4Y-3Nd-xDy-0.5Zr（x=0，1，2，3，5）合金固溶態(tài)組織研究表明：骨狀相在500℃溫度下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而在525℃和550℃溫度下快速消融；塊狀相在525℃以下溫度時(shí)相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，Nd從塊狀

4、相中不斷擴(kuò)散到基體中直至與基體中的含量一致，但在550℃固溶處理過程中，塊狀相在緩慢消融，對晶界的釘扎作用逐漸減弱導(dǎo)致晶粒快速長大。
　　Mg-4Y-3Nd-xDy-0.5Zr（x=0，1，2，3，5）合金時(shí)效硬化曲線和時(shí)效析出行為研究結(jié)果表明，該系合金具有明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)，并隨著時(shí)效溫度的升高，合金時(shí)效硬度略有下降。加入 Dy大大提高了合金硬度，同時(shí)也使到達(dá)峰時(shí)效提前、析出相更加細(xì)小彌散。在250℃時(shí)效處理過程中，Mg-4Y-

5、3Nd-0.5Zr合金時(shí)效析出順序?yàn)椋害隆?、β′、β。但Mg-4Y-3Nd-0.5Z合金中加入 Dy，促進(jìn)了β′相的形核析出，這也是導(dǎo)致峰時(shí)效提前原因。對 Mg-4Y-3Nd-0.5Zr（WN43）合金和Mg-4Y-3Nd-2Dy-0.5Zr（WND432）合金固溶態(tài)的基體固溶體脫溶沉淀析出的轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了分析，并計(jì)算得出了在250℃下的ΔGWN43=-85J/mol,ΔGWND432=-101J/mol。較低的脫溶沉淀析出轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力

6、促使β?相的形核析出。
　　Mg-4Y-3Nd-xDy-0.5Zr（x=0，1，2，3）合金性能研究結(jié)果表明，Dy能顯著提高合金拉伸性能，尤其是高溫抗拉性能。在300℃下，加入3％Dy的Mg-4Y-3Nd-3Dy-0.5Zr合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高了43.2%和37.6%。但由于合金加入Dy較少，對合金蠕變性能影響很小，尤其是較低溫度的蠕變性能。Mg-4Y-3Nd-2Dy-0.5Zr合金在蠕變溫度為250℃時(shí)，應(yīng)力敏感性指