时效处理对含Gd的AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响
发布时间：2021-11-03 05:06
研究了时效处理对含Gd的AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响,通过SEM,EDS对合金的显微结构进行了表征。结果表明,AZ31镁合金中添加Gd后,优先形成了高熔点的Al2Gd相,抑制了Mg17Al12相的生成;且随Gd含量的增加铸态合金的显微硬度呈现先增加后减小的趋势。对AZ31-xGd合金进行时效硬度分析,由时效硬化曲线确定了最佳T6处理工艺（500℃,16 h）+（200℃,32 h）。在时效过程中,Al2Gd相从颗粒状变为针状,再转变为短杆状最后团聚变成块状。铸态和时效态合金的力学性能随Gd含量的增加呈先增加后减小的趋势,这是由于时效析出的Al2Gd相具有弥散强化和析出强化的作用。
【文章来源】：热加工工艺. 2021,50(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
铸态AZ31-x Gd合金的维氏硬度曲线
AZ31-x Gd合金在固溶处理（500℃，16 h）后，经200℃等温时效后的时效硬度曲线如图3所示。可以看出，时效处理可以显著提高合金的硬度，且随着时效时间的增加，显微硬度先增大，达到时效峰值（32 h）后，缓慢下降。这是由于过时效造成的，即当时效时间超过达到峰值硬度时的时间后，镁合金内的析出相开始长大，间距变宽。随着时间的推移，曲线的斜率减小，表明硬化趋势降低。合金硬度在时效32 h后达到峰值，其中AZ31-3.52Gd试样的显微硬度值达到最大，为94.9HV。2.3 时效处理期间Al2Gd相的形态演化
图5显示的是室温下合金铸态和最佳时效态的拉伸性能结果。可以发现，添加Gd元素可以改善AZ31镁合金在室温下的拉伸性能。很明显，时效后AZ31镁合金的力学性能比铸态合金的力学性能高很多。随Gd含量的增加，屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均呈先增加后减小的趋势。当Gd的添加量为3.52wt%时，时效后屈服强度、极限抗拉强度和伸长率都达到它们的峰值，分别是205 MPa、101 MPa、18.5%。与硬度具有良好的一致性。图6为不同Gd添加量的最佳时效态AZ31合金的拉伸断裂面。拉伸试样的断面显示，Gd添加对时效合金的断裂行为有很大的影响。结果表明，不添加Gd元素的AZ31合金的断裂面主要由解理面构成。断裂面呈河流花样状，断裂模式为脆性断裂，这与上文提到的低伸长率相对应。当Gd的添加量为3.25wt%时，拉伸断裂面主要由解理面、撕裂棱和少部分的韧窝构成（图6 (b））。当Gd的添加量为3.52wt%时，拉伸断裂面主要由弥散分布的细小韧窝组成（图6(c））。随着Gd添加量的增加，拉伸断裂面上有弥散小韧窝和解理面的同时，出现了微小的裂纹（图6(d）、（e））。分析图6(c）中A区域（图6(f））可明显看到有立方体颗粒的存在，对其进行EDS分析，结果表明此颗粒为Al2Gd（图6(g））。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁稀土合金热加工行为研究进展[J]. 李晗,叶兵,徐春. 热加工工艺. 2017(15)
[2]镁合金搅拌摩擦焊的研究进展[J]. 熊磊,何柏林. 热加工工艺. 2017(13)
[3]稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响[J]. 王慧玲,李尧,杨俊杰. 现代商贸工业. 2016(32)
[4]稀土镁合金性能研究及应用[J]. 张东阳,王林生,郭斗斗. 材料导报. 2015(S2)
[5]Effects of precipitates on grain size and mechanical properties of AZ31-x% Nd magnesium alloy[J]. 张爱民,郝海,刘晓滕,张兴国. Journal of Rare Earths. 2014(05)
[6]Ti微合金钢中纳米尺寸碳化物的析出强化[J]. 汪小培,赵爱民,赵征志,黄耀,李亮. 金属热处理. 2014(04)
[7]Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr稀土镁合金的均匀化热处理[J]. 任凤丽,张治民,张素转,杨永彪,于建民. 热加工工艺. 2014(04)
[8]热处理对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响（英文）[J]. 刘志杰,吴国华,刘文才,庞松,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[9]高性能镁合金及其成形加工技术与应用研究进展[J]. 丁文江,彭立明,付彭怀,何上明,陈彬,郭兴伍,曾小勤. 新材料产业. 2008(02)
本文编号：3473105
【文章来源】：热加工工艺. 2021,50(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
铸态AZ31-x Gd合金的维氏硬度曲线
AZ31-x Gd合金在固溶处理（500℃，16 h）后，经200℃等温时效后的时效硬度曲线如图3所示。可以看出，时效处理可以显著提高合金的硬度，且随着时效时间的增加，显微硬度先增大，达到时效峰值（32 h）后，缓慢下降。这是由于过时效造成的，即当时效时间超过达到峰值硬度时的时间后，镁合金内的析出相开始长大，间距变宽。随着时间的推移，曲线的斜率减小，表明硬化趋势降低。合金硬度在时效32 h后达到峰值，其中AZ31-3.52Gd试样的显微硬度值达到最大，为94.9HV。2.3 时效处理期间Al2Gd相的形态演化
图5显示的是室温下合金铸态和最佳时效态的拉伸性能结果。可以发现，添加Gd元素可以改善AZ31镁合金在室温下的拉伸性能。很明显，时效后AZ31镁合金的力学性能比铸态合金的力学性能高很多。随Gd含量的增加，屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均呈先增加后减小的趋势。当Gd的添加量为3.52wt%时，时效后屈服强度、极限抗拉强度和伸长率都达到它们的峰值，分别是205 MPa、101 MPa、18.5%。与硬度具有良好的一致性。图6为不同Gd添加量的最佳时效态AZ31合金的拉伸断裂面。拉伸试样的断面显示，Gd添加对时效合金的断裂行为有很大的影响。结果表明，不添加Gd元素的AZ31合金的断裂面主要由解理面构成。断裂面呈河流花样状，断裂模式为脆性断裂，这与上文提到的低伸长率相对应。当Gd的添加量为3.25wt%时，拉伸断裂面主要由解理面、撕裂棱和少部分的韧窝构成（图6 (b））。当Gd的添加量为3.52wt%时，拉伸断裂面主要由弥散分布的细小韧窝组成（图6(c））。随着Gd添加量的增加，拉伸断裂面上有弥散小韧窝和解理面的同时，出现了微小的裂纹（图6(d）、（e））。分析图6(c）中A区域（图6(f））可明显看到有立方体颗粒的存在，对其进行EDS分析，结果表明此颗粒为Al2Gd（图6(g））。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁稀土合金热加工行为研究进展[J]. 李晗,叶兵,徐春. 热加工工艺. 2017(15)
[2]镁合金搅拌摩擦焊的研究进展[J]. 熊磊,何柏林. 热加工工艺. 2017(13)
[3]稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响[J]. 王慧玲,李尧,杨俊杰. 现代商贸工业. 2016(32)
[4]稀土镁合金性能研究及应用[J]. 张东阳,王林生,郭斗斗. 材料导报. 2015(S2)
[5]Effects of precipitates on grain size and mechanical properties of AZ31-x% Nd magnesium alloy[J]. 张爱民,郝海,刘晓滕,张兴国. Journal of Rare Earths. 2014(05)
[6]Ti微合金钢中纳米尺寸碳化物的析出强化[J]. 汪小培,赵爱民,赵征志,黄耀,李亮. 金属热处理. 2014(04)
[7]Mg-8Gd-3Y-1Nd-0.5Zr稀土镁合金的均匀化热处理[J]. 任凤丽,张治民,张素转,杨永彪,于建民. 热加工工艺. 2014(04)
[8]热处理对砂型铸造Mg-4Y-2Nd-1Gd-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响（英文）[J]. 刘志杰,吴国华,刘文才,庞松,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[9]高性能镁合金及其成形加工技术与应用研究进展[J]. 丁文江,彭立明,付彭怀,何上明,陈彬,郭兴伍,曾小勤. 新材料产业. 2008(02)
本文编号：3473105
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3473105.html
