稀土Gd和半固态等温处理对Mg-6Al合金组织和性能的影响

摘要

本文采用金属型铸造制备了Mg-6A1-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-6A1-xGd镁合金进行压缩，研究形变量对Mg-6A1-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-6A1-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-6A1-0.9Gd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-6A1-0.9Gd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-6A1-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-6A1-0.9Gd镁合金冲击韧性为14.5J/cm2，比Mg-6A1合金提高了45%，达到最大值。半固态处理后的Mg-6A1-0.9Gd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-6A1-0.9Gd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%。

目录

声明

1 绪论

1.1 镁合金的特点及应用

1.2 Mg-Al系合金的发展及应用

1.3 高强高韧稀土镁合金研究现状

1.4 镁合金半固态等温热处理研究应用现状

1.5 镁合金半固态组织演变机理

1.6 本文研究目的及意义

1.7 本文主要研究内容

2 实验材料与方案

2.1 实验方案

2.2 实验成分设计

2.3 实验方法

2.4 组织表征

2.5 力学性能分析

3 铸态Mg-6Al-xGd合金凝固组织及力学性能研究

3.1 Gd对铸态Mg-6Al合金组织的影响

3.2 Gd对Mg-6Al合金力学性能的影响

3.3 本章小结

4. Mg-6Al-0.9Gd镁合金压缩形变畸变能定量分析

4.1 形变量对Mg-6Al-0.9Gd镁合金变形组织的影响

4.2 共晶熔化激活能的计算

4.3 变形量、激活能和畸变能的关系

4.4 Mg-6Al-0.9Gd镁合金压缩形变微观缺陷观察

4.5 本章小结

5 Mg-6Al-xGd镁合金半固态组织及力学性能研究

5.1 等温温度对Mg-6Al-0.9Gd合金半固态组织的影响

5.2 等温时间对Mg-6Al-0.9Gd合金半固态组织的影响

5.3 变形量对Mg-6Al-0.9Gd合金半固态组织的影响

5.4 等温热处理对Mg-6Al-xGd合金力学性能的影响

5.5 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

在校期间发表论文及专利