Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的微觀組織與力學性能研究

材料科學論文編號:CL013  論文字數:18805,頁數:40

Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的微觀組織與力學性能研究
目  錄
1 緒論 1
1.1 鎂及鎂合金性能 1
1.2 耐熱鎂合金發展現狀 2
1.3 不同元素對鎂合金組織與性能的影響 3
1.3.1 稀土元素添加對鎂合金的意義 3
1.3.2 非稀土元素 6
1.4 鎂合金的熔煉及熱處理 6
1.4.1 熔煉 6
1.4.2 鎂合金固溶處理 7
1.4.3 鎂合金的時效處理 8
1.5 鎂合金的主要變形模式 9
1.6 本論文的研究目的和內容 10
2研究方法及實驗過程 12
2.1 技術路線與研究內容 12
2.2合金成分設計 12
2.3 實驗原材料及配比 13
2.4 合金的熔煉與澆注 14
2.5 組織與性能檢測方法 14
2.5.1 X射線衍射分析實驗 14
2.5.2 金相觀察 15
2.5.3 軋制試驗 16
2.5.4 固溶處理和人工時效處理 16
2.5.5 拉伸性能測定 17
2.5.6 硬度測試 17
3 實驗結果與分析 19
3.1 鑄態合金的微觀組織以及XRD物相分析 19
3.2 鑄態合金的固溶和時效工藝的研究 20
3.2.1 固溶工藝的探索 20
3.2.2 時效處理 27
3.3 合金的力學性能 28
3.3.1鑄態及熱處理之后的硬度值變化 28
3.3.2 鑄態及熱處理之后的拉伸測試 30
3.3.3 Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr合金軋制失敗分析 31
4 結 論 32
致   謝 33
參考文獻 34

摘   要
 
 本文以具有較好高溫性能和蠕變抗力的Mg-Gd合金為基礎，向Mg-Gd合金中添加輕稀土元素Y、Nd和致密化元素Zr，設計了一種新的耐熱鎂合金Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%)。嘗試通過對其進行軋制變形處理、固溶和人工時效來改善耐熱鎂合金的顯微組織和提高它的高溫力學性能。利用XRD射線衍射分析、顯微硬度測試、拉伸實驗、顯微金相觀察等手段，研究了所添加的新的元素以及不同熱處理對Mg-Gd合金的顯微組織和力學性能的影響。
 結果表明，Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr合金由a-Mg、Mg12Nd、Mg5Gd、Mg24Gd5、Mg5(GdY)及Zr六種相組成。通過500℃/18h+510℃/6h固溶，強化相Mg5Gd、Mg24Gd5、Mg5(GdY)是可以很好的溶解到基體內去。通過225℃/14h時效，硬度值和抗拉強度有較大提高。但是合金的塑性差，不能做為變形材料使用。

關鍵字：Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%)，固溶，時效，顯微組織，力學性能

Study on the Microstructure and Properties of Mg-Gd-Y-Nd-Zr Heat resistant magnesium alloy
Abstract
 In this assay，on the basis of the Mg-Gd alloy system with creep resistance at high temperature, the light rare earth elements such as Y、Nd and the elemental Zr was added to the alloy to design a new alloy of Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%). Rolling deformation and solution & aging were adopted to improve the microstructures and mechanical properties of the alloy. The effects of the alloying elements and heat treatment on the microstructures and mechanical properties of the Mg-Gd alloy were examined by XRD, microhardness testing and tensile testing.
 The results show that the Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr alloy is composed of a-Mg, Mg12Nd, Mg5Gd, Mg24Gd5, Mg5 (GdY) and Zr. By solutionizing at 500℃/18h +510℃/6h, the strengthening phases such as Mg5Gd, Mg24Gd5, Mg5(Gd,Y) can be dissolveed into the alloy matrix. The microhardness and tensile strength of the alloy are greatly improved after aging at 225℃ for 14h. However, the alloy exhibits the poor plastic deformation ability and thus it can not be used as a deformation alloy.
 
Keywords:  Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%), Solution, Aging, Microstructure,
 Mechanical properties