时效处理制度对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织及拉伸性能的影响

摘要

镁合金被誉为21世纪的绿色工程材料，在航空航天、汽车工业和3C产品领域具有很重要的实用价值和广泛的应用前景，由此，镁合金已成为众多科技工作者研究的热点。
　　Mg-Gd-Y-Zr合金作为变形镁合金的典型代表，具有较高的强度及良好的耐蚀性能。由于Mg-Gd-Y-Zr合金添加了大量的重稀土元素，因此该系合金的性能可通过适宜的热处理进一步改善。为此，本文以Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金为研究对象，采用不同形式的时效制度，以探寻提高合金强度的途径;同时通过合金的强化机制与断裂机理的研究，以期为该类合金的强韧化研究提供理论基础。
　　研究结果表明:经时效处理(T5) Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的室温拉伸强度随时效温度的升高而降低，但是延伸率升高，这归因于析出相的尺寸、数量随着时效温度的升高而长大;时效后合金的断裂形式主要取决于晶界析出相的尺寸及连续性。
　　固溶处理(T4)、固溶时效处理(T6)和应力诱导时效处理(SIA)对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的组织及室温拉伸性能的影响各异。研究发现:490℃/1h的T4处理可使合金中的大尺寸第二相充分溶解，降低了大尺寸第二相在拉伸变形中造成的应力集中程度，合金的塑性得以提高，但强度未能改善;490℃/1h-200℃/72h的T6处理后，由于析出相优先在晶界上生成，导致合金尚未屈服就发生脆性断裂;应力诱导时效处理之后，合金的抗拉强度和屈服强度都随着诱导应力的增加得到了提高，但合金的延伸率有所降低。综合考虑合金的强度与塑性，推荐150MPa250℃/6h的应力诱导时效处理，此条件下合金可获得UTS:390MPa、YTS:342MPa、El:3.2％的拉伸性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 镁合金材料的概述

1．2．1 镁元素的性质

1．2．2 镁合金材料的特点

1．2．3 镁合金材料的应用

1．2．4 镁合金的成型技术

1．2．5 镁合金材料的分类

1．2．6 镁合金材料的缺点及不足

1．3 镁合金强化处理

1．3．1 合金化强化

1．3．2 复合强化

1．3．3 细晶强化

1．3．4 热处理强化

1．4 关于Mg-RE系列合金研究现状

1．4．1 稀土镁合金的发展

1．4．2 稀土元素在镁合金中的主要作用

1．4．3 对于Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的研究现状

1．5 本文研究的意义

1．6 课题研究内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验方案

2．2 试验合金的制备

2．2．1 合金的熔炼

2．2．2 合金的热挤压

2．3 试验内容

2．3．1 固溶处理(T4)

2．3．2 人工时效处理(T5)

2．3．3 固溶处理加人工时效(T6)

2．3．4 应力诱导时效处理

2．4 测试方法

2．4．1 金相组织观察

2．4．2 扫描电子显微镜(SEM)观察

2．4．3 透射电镜(TEM)观察

2．4．4 X射线衍射

2．4．5 硬度测定

2．4．6 室温拉伸试验

第3章 时效处理对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织及拉伸性能的影响

3．1 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的组织与拉伸性能

3．1．1 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的组织特点

3．1．2 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的XRD分析

3．1．3 Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的扫描电镜分析

3．1．4 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的透射电镜分析

3．1．5 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的室温拉伸力学性能

3．1．6 挤压态合金Mg-10Gd-3Y-0．6Zr的断口分析

3．2 不同温度时效对Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织与性能的影响

3．2．1 不同温度时效对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织的影响

3．2．2 不同温度时效对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金拉伸性能的影响

3．2．3 不同温度时效条件下Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的断口分析

3．2．4 不同温度时效条件下合金Mg-10Gd-3Y-0．6Zr的透射电镜分析

3．3 本章小结

第4章 固溶时效处理对Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织和力学性能的影响

4．1 固溶处理对于挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织和性能的影响

4．1．1 固溶处理对合金组织的影响

4．1．2 固溶处理对于挤压态合金室温拉伸性能影响

4．1．3 固溶处理之后拉伸试样断口分析

4．2 固溶时效处理对于挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金的组织和力学性能的影响

4．2．1 固溶时效(T6)处理对于合金室温拉伸性能的影响

4．2．2 固溶时效处理(T6)对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织的影响

4．3 本章小结

第5章 应力诱导时效对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金组织和性能的影响

5．1 挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金在250℃条件下的拉伸试验

5．2 应力诱导时效对挤压态Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金性能的影响

5．3 应力诱导时效后Mg-10Gd-3Y-0．6Zr合金拉伸断口分析

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢