Gd和Mn对Mg-Gd-Mn合金组织和性能的影响

发布时间：2020-09-08 15:13

　　 本文研究了Gd和Mn对Mg-Gd-Mn元合金组织和性能的影响,通过合金熔炼和挤压等中试验获得不同Gd含量的Mg-xGd(x=1,2,4,6,10wt.%)和Mg-x Gd-0.8Mn。(x=2,4,6,8wt.%)的铸态和挤压态合金材料,采用OM、SEM、ICP、DSC、XRD进行组织分析、显微硬度测试、室温拉伸、热压缩、腐蚀失重法等实验方法,对比分析了不同Gd含量对Mg-xGd合金与Mg-xGd-0.8Mn合金的组织及性能差异及组织和性能变化规律。论文研究得到如下主要结果:(1)铸态Mg-xGd合金的第二相随着Gd含量的增多而增加,均匀化后第二相减少,铸态和均匀态力学性能差,最高抗拉强度分别只有60MPa和65MPa。(2)均匀化态Mg-xGd在热压缩过程中,产生大量的动态再结晶晶粒,Gd含量越高,动态再结晶越完全,动态再结晶小尺寸晶粒占的比例越大,流变应力的峰值越高,最高峰值为74MPa。(3)Mg-xGd合金经过挤压后晶粒细化,随着Gd含量的增加,晶粒越小,当Gd含量达到4%后,晶粒细化效果不明显。最小平均晶粒尺寸为3.35μm,另外挤压后,有第二相析出。挤压态的合金的力学性能性能得到了显著提高,随着Gd含量的增加,合金的抗拉强度不断提高;当Gd含量为4%时,合金的抗拉强度达到了194MPa,延伸率为35.6%。当Gd含量为10%时,合金的抗拉强度为270MPa,但延伸率只有16%,塑性较差。(4)合金在铸态、均匀化态、挤压态时,随着Gd含量的增加,合金的电导率越低;合金经过均匀化后,电导率下降;挤压变形后,电导率增大。(5)Gd的加入,有助于提高合金的耐腐蚀性能。挤压态合金耐腐蚀性能最好,铸态最差。铸态,耐蚀性能最好的是Mg-6Gd,失重率为29.48mg.cm~(-2).d~(-1);均匀化态和挤压态,Mg-1Gd合金的耐腐蚀性能最好,失重率分别为6.45 mg.cm~(-2).d~(-1)和2.44 mg.cm~(-2).d~(-1)。(6)Mg-xGd-0.8Mn铸态组织粗大,有大量的枝晶组织,第二相主要是Mg_5Gd相;随着Gd的添加,合金Mg-8Gd-0.8Mn的显微硬度值最高,显微硬度值为62.3HV。Mg-xGd-0.8Mn挤压后,晶粒得到明显细化,Mg-4Gd-0.8Mn平均晶粒尺寸最小,平均晶粒尺寸为5.56μm,第二相以Mg_5Gd和Mn存在。(7)挤压态的Mg-xGd-0.8Mn的抗拉强度随着Gd含量的增加而增加,合金Mg-8Gd-0.8Mn的抗拉强度最高,为220.3MPa;Mg-2Gd-0.8Mn合金的断后延伸率达到最大,值为29.7%。合金Mg-8Gd-0.8Mn的综合力学性能最好,抗拉强度和屈服强度分别为220.3MPa,115.3MPa,断后延伸率为25.7%。(8)铸态、均匀化态、挤压态的Mg-xGd-0.8Mn电导率随着Gd和Mn的添加不断减小。挤压态合金的电导率最高,挤压态Mg-0.8Mn的电导率为34.8%IACS,挤压态Mg-8Gd-0.8Mn的电导率为12%IACS,铸态的电导率最低,铸态Mg-0.8Mn的电导率为20.1%IACS,铸态Mg-8Gd-0.8Mn的电导率为11.5%IACS。(9)Gd和Mn的加入显著提高了Mg-x Gd-0.8Mn的耐腐蚀性能,其中Mg-8Gd-0.8Mn合金的耐腐蚀性能最好。挤压态纯镁的失重率为55.31 mg.cm~(-2).d~(-1)。挤压态合金中,Mg-8Gd-0.8Mn合金失重率最小,失重率为1.2mg.cm~(-2).d~(-1)。失重率最大的是Mg-4Gd-0.8Mn合金,失重率为3.02mg.cm~(-2).d~(-1)。Mg-0.8Mn的失重率为1.38 mg.cm~(-2).d~(-1)。因此Mg-8Gd-0.8Mn耐腐蚀性能最好。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

1 绪 论及意义的工程材料之一，镁合金在结构件中的应用具排六方晶体结构，因滑移系数少而塑性变形能加工的难度和生产制备成本，为此近年的新型证强度的同时提高变形镁合金的热加工塑性及镁合金中合金相的设计和采用新变形工艺等方应用好的性能，所以在交通、制造业、能源、化车方面，通过使用镁合金材料，机动车辆重省燃料 5.5%，同时也可减少废气的排放量。

图 1.2 Mg-Gd 二元相图Fig. 1.2 The Mg-Gd phase diagram是我国研究的热点领域，其中以 Mg-Gd-Y-Z 的含量以及 Zn 的含量来控制 Gd/Zn，Y/Zn 的合金的综合力学性能，研究合金的时效析出获得高强度镁钆合金[32]。Okubo Y 和 Yamada研究了 Zn 含量对 Mg-Gd-Y-Zr 合金的组织与性比例 Mg-11Gd-3.8Y-1.7Zn-0.5Zr(wt.%)，合金 延 伸 率 达 到 10% 。 有 人 研 究 了 不.6Zr(x=1～4wt.%)系列合金中相组成及其力学Mg5(Gd，Y，Zn)相和 LPSO 相不断减少，14Gd)相不断增多。通过挤压变形后，大量变形为 1.6wt.%)的抗拉强度达到 400MPa[40]。究了 Gd、Y 偏析对合金 Mg-9Gd-4Y-0.6Zr、

1 绪 论合力学性能。Mn 系合金n 系合金具有优异的耐腐蚀性能、高温蠕变性能，还有较高且成本低，很适合大规模在工业中使用，正在发展为性能Mn 能抑制一些杂质元素(如 Fe，Cu，Ni)的不利影响，能净提高镁合金的耐蚀性[43]。Mn 的固溶度约为 2.2wt.%，并且1.3 为 Mg-Mn 二元相图[42]。当温度降低时，粗大的 Mn 相从与镁基体成为非共格关系，组织细化后的铸造合金能力较综合性能[44]。但是 Mg-Mn 系变形镁合金优异的焊接性能和可用于壁板、蒙皮的制作以及生产外形复杂的模锻件型材[

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本文编号：2814324