稀土Gd和半固态等温处理对Mg-6Al合金组织和性能的影响

发布时间：2019-12-06 05:34

【摘要】：本文采用金属型铸造制备了 Mg-6Al-xGd镁合金,利用扫描电镜及能谱分析、X射线衍射分析、透射电镜及光学显微镜观察合金的组织结构,研究稀土 Gd的含量对Mg-6A1合金显微组织及其室温力学性能的影响。对Mg-6Al-xGd镁合金进行压缩,研究形变量对Mg-6Al-xGd镁合金变形组织的影响,定量计算形变后合金的激活能。对合金进行半固态处理,分析等温热处理工艺对Mg-6Al-xGd镁合金半固态组织及力学性能的影响。通过实验和理论分析得出结论如下:1、Mg-6A1合金中添加稀土元素Gd,能够使合金的晶粒得到细化,β-Mg17A112相变得细小且弥散分布,其形貌由连续网状变为半网状、颗粒状。随Gd含量增加,合金组织中β-Mg17A112相的数量减小,组织中出现新相A12Gd,当加入量为0.9wt%时,合金组织的细化效果最好。2、对Mg-6Al-0.9Gd合金进行压缩,随变形量的增加,初始枝晶臂在应力作用下被拉长,最后变得破碎,晶粒变小。合金的共晶熔化激活能随形变率的增大从3236.91kJ·mol~(-1)减小到2962.99kJ·mol~(-1),而畸变能增大到273.92kJ·mol~(-1)。在压缩变形过程中,组织内部出现缺陷。3、对Mg-6Al-0.9Gd合金进行半固态等温热处理,随着等温温度的升高,合金中液相率升高,固相率降低,组织由粗大枝晶变成等轴晶。随保温时间的延长,合金半固态组织中枝晶形貌逐渐消失,二次枝晶臂熔断,大块状颗粒开始分离,最终变成圆整、均匀的等轴晶。随变形量的增加,晶界处的液相逐渐增多,晶粒趋于圆整、均匀。4、随着Gd含量的增加,铸态Mg-6Al-xGd镁合金的抗拉强度、冲击韧性及伸长率均呈现先提高后降低的趋势。当Gd含量为0.9wt%时,合金的抗拉强度达到210.93MPa,伸长率为9.42%,与Mg-6A1合金相比,抗拉强度提高了 21.4%,伸长率提高了 120%。铸态Mg-6Al-0.9Gd镁合金冲击韧性为14.5J/cm2,比Mg-6Al合金提高了 45%,达到最大值。半固态处理后的Mg-6Al-0.9Gd合金,其抗拉强度、冲击韧性和伸长率分别为234.63MPa、18J/cm2和12.5%,与铸态Mg-6Al-0.9Gd合金相比,抗拉强度提高了 11.2%,冲击韧性提高了 24.1%,伸长率提高了 32.7%。
【图文】：

示意图,枝晶臂,示意图

晶臂根部机械断裂机制晶开始时，对半固态浆料进行搅拌，促使晶核以枝晶的方式生长。Fl，当温度逐渐降低时，晶粒仍以枝晶的方式生长，由于液体与晶粒之间液体流动时产生应力大于固-液界面上的应力，使枝晶臂从原晶体上断臂变得破碎，而破碎的枝晶臂以游离的状态转变为新的晶核，即晶粒的晶臂发生温度、成分与结构起伏时，枝晶在熔体中以游离的状态存在。组织进行观察，发现在晶体内部没有明显的位错、滑移线、沟槽等断裂者认为搅拌只能使枝晶臂发生弹性或者塑性弯曲，而不能使枝晶发生晶臂根部熔断机制不会使二次枝晶臂断裂，也不会使二次枝晶臂因塑性变形而弯曲，He，搅拌会使熔体内部产生较大的温度起伏，由此得出枝晶臂熔断机制一方面是，当液相流动时，，固-液界面处的温度产生较大波动，使局部，枝晶臂从界面分离开来；另一方面，位于枝晶根部处的溶质含量高于根部的熔点较低，所以在枝晶根部经常发生由热扰动所造成的熔断，同Fig.1-1 Schematic illustration of structure evolution during heat treatment

示意图,演化机制,示意图,枝晶臂

机械断裂机制，对半固态浆料进行搅拌，促使晶核以枝晶的方式逐渐降低时，晶粒仍以枝晶的方式生长，由于液体时产生应力大于固-液界面上的应力，使枝晶臂从原碎，而破碎的枝晶臂以游离的状态转变为新的晶核温度、成分与结构起伏时，枝晶在熔体中以游离的观察，发现在晶体内部没有明显的位错、滑移线、拌只能使枝晶臂发生弹性或者塑性弯曲，而不能使熔断机制次枝晶臂断裂，也不会使二次枝晶臂因塑性变形而使熔体内部产生较大的温度起伏，由此得出枝晶臂，当液相流动时，固-液界面处的温度产生较大波动(d)熟化后的蔷薇状晶 (e)球状晶粒形成图 1-1 球状晶的演化机制示意图-1 Schematic illustration of structure evolution during heat trea
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.22;TG166.4

【参考文献】