Sm对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和性能的影响

发布时间：2017-08-17 15:21

  本文关键词：Sm对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和性能的影响

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【摘要】：高性能轻型合金材料是国家“十二五”规划重点发展的新材料之一。镁合金作为一种密度较低的轻金属结构材料，其比强度、比刚度高，电磁屏蔽性佳，阻尼减振性、散热性好，可满足交通工具、航空航天领域及电子产品对质轻、减振、防辐射等方面的要求，具有广阔的应用前景。稀土对镁合金的强化效果显著，其中Mg-Gd-Y-Zr系合金表现出较佳的力学性能。如何减少Gd、Y的用量，利用低成本的稀土元素部分替代合金中昂贵的元素来降低制备成本已成为当前Mg-Gd-Y-Zr研究领域的重要课题。 本文采用镁合金电阻熔炼炉在保护气氛下制备不同Sm含量的Mg-6Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金，利用万能拉伸试验机、X射线衍射、光学金相、扫描电镜等测试手段分析材料的宏观力学性能和微观形貌。主要研究内容如下： 1.研究了稀土元素Sm对铸态Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr（x=0,1,3,6）合金组织及力学性能的影响。结果表明，铸态Mg-6Gd-3Y-Zr组织由α-Mg、Mg24Y5、Mg5Gd相构成，Sm加入后出现Mg41Sm5相。随着Sm含量的增加，合金第二相逐渐增多，为粗大骨骼状共晶组织；随着Sm含量的增加，合金抗拉强度呈先升高后降低再回升的变化趋势，延伸率呈现与抗拉强度相反的变化趋势。 2.分析了稀土元素Sm对固溶态Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr（x=0,1,3,6）合金组织及力学性能的影响。经过530C固溶处理，合金的组织得到了改善，随着固溶处理时间的延长，原铸态下粗大的共晶组织逐渐消失，新生成富稀相，并且随着稀土Sm的增加，块状相逐渐增多。研究表明，经过8h固溶处理，合金力学性能最佳，随着Sm含量增加合金的抗强度逐渐升高。在8h固溶态下，Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr合金抗拉强度最高，为231.87MPa，，其延伸率为2.24%；合金延伸率随着Sm含量的增加逐渐下降，可能与组织中富稀土相的增加有关。 3.研究了时效对Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr合金组织及力学性能的影响。结果表明，Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr合金随着时效时间的延长，维氏硬度值先增大后进入平缓阶段，20h达到峰值硬度。合金经过峰值时效后共晶相大量析出，多以棒状形式存在，成分与铸态接近，组织进一步均匀化。棒状相能够有效地阻碍位错线的滑移，抗拉强度提高明显，为331.47MPa，较铸态提高130MPa，但延伸率下降到0.72%。
【关键词】：镁合金 微观组织 力学性能 Sm
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-25
• 1.1 镁合金概述9-14
• 1.1.1 镁矿资源9
• 1.1.2 镁合金的特点9-11
• 1.1.3 镁合金的应用11-14
• 1.2 Mg-Al 合金14-17
• 1.2.1 Mg-Al 合金分类14-15
• 1.2.2 Mg-Al 系合金的微合金化15-17
• 1.3 镁稀土合金17-24
• 1.3.1 稀土在镁合金中的应用17-18
• 1.3.2 Mg-RE 合金中关于稀土 Gd、Y 的研究进展18-20
• 1.3.3 Mg-RE 合金中关于 Sm 的研究进展20-24
• 1.4 课题的目的及意义24-25
• 2 合金制备与试验方法25-31
• 2.1 合金制备25-29
• 2.1.1 合金成分设计25-26
• 2.1.2 合金熔炼工艺26-28
• 2.1.3 合金热处理工艺28-29
• 2.2 合金宏观性能和微观组织测试29-31
• 2.2.1 拉伸性能测试29
• 2.2.2 维氏硬度29-30
• 2.2.3 光学金相观察30
• 2.2.4 XRD 物相分析30
• 2.2.5 扫描电镜观察30-31
• 3 Sm 对 Mg-6Gd-3Y-0.5Zr 铸态组织及性能的影响31-37
• 3.1 铸态合金显微组织观察与分析31-35
• 3.1.1 合金显微组织31-32
• 3.1.2 合金 XRD 分析32-33
• 3.1.3 合金 SEM 观察与分析33-35
• 3.2 合金力学性能分析35-36
• 3.3 小结36-37
• 4 固溶热处理对 Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr 合金组织及性能的影响37-46
• 4.1 固溶态 Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr (x=0, 1, 3, 6) 合金显微组织观察与分析37-43
• 4.1.1 固溶态 Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr (x=0, 1, 3, 6) 合金金相组织分析37-39
• 4.1.2 固溶态 Mg-6Gd-3Y-xSm-0.5Zr (x=0, 1, 3, 6) 合金第二相分析39-43
• 4.2 固溶态合金力学性能讨论与分析43-45
• 4.3 小结45-46
• 5 时效处理对 Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr 合金组织及性能的影响46-51
• 5.1 时效态 Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr 维氏硬度的变化46-47
• 5.2 峰值时效态 Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr 微观组织观察47-48
• 5.3 不同热处理状态 Mg-6Gd-3Y-6Sm-0.5Zr 合金力学性能的研究48-50
• 5.4 小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：689712