论文部分内容阅读
稀土变形镁合金因其优异的耐热、耐蚀性以及较高的力学性能，成为镁合金领域的研究热点之一。本文选取Mg-Gd系合金和Mg-Gd-Nd(GN)系合金作为研究对象，运用光学金相分析(OM)，扫描电子显微分析(SEM)，X射线衍射分析(XRD)，等离子耦合光谱分析(ICP)，透射电子显微分析(TEM)等多种分析和测试手段，系统研究了形变工艺(热挤压)以及热处理(固溶处理、时效处理)对Mg-Gd系合金显微组织和力学性能的影响。
Mg-Gd二元合金的铸态组织由α-Mg基体和弥散分布在其中的颗粒状第二相Mg5Gd组成，合金在非平衡凝固过程中形成Mg2Gd。随着Gd含量的增加，第二相百分数逐渐增加，基体相晶粒尺寸有一定程度的减小。Mg-Gd-Nd三元合金(GN系)的铸态组织由a-Mg基体和呈层片状共晶形貌的Mg-稀土中间相组成，中间相是Mg-Gd-Nd三元化合物，采用XRD未能鉴别其结构。随着稀土Nd含量的增加，中间相的百分数逐渐增加，从分散的条状(GN62合金)发展成连续网状(GN64合金)，且合金晶粒尺寸逐渐减小。在稀土总添加量相同的情况下，含Nd的GN63合金中的晶间相百分数远高于不含Nd的G9合金。热挤压加工后，镁稀土中间相沿挤压方向呈纤维或颗粒状分布。由于挤压温度较高，两个系列合金在挤压过程中均发生了完全动态再结晶。
本文对两个系列变形态合金的时效工艺表明，两个合金系的典型成分合金在时效过程(T5处理)中硬度峰值分别出现在：200℃/14h(G9合金)和225℃/12h(GN64合金)。利用TEM及SEM研究了G9和GN64合金直接人工时效后的显微组织。结果表明，G9合金时效组织中出现了盘片状β’相；GN64合金时效组织中出现了针状β”相和片状β’相。这些时效析出相均与基体具有一定的位向关系。
挤压加工使铸态合金力学性能得到大幅提高，这主要是由于动态再结晶后的细晶强化以及形变后的加工硬化作用。对经热挤压成形的两个系列合金，T6固溶时效处理可以得到固溶强化和沉淀强化的双重作用，因此合金呈现良好的综合力学性能。与二元Mg-6Gd合金相比，Nd的加入使GN系合金铸态、挤压态以及热处理试样强度都有不同程度的提高。用等量的Nd取代Gd，GN63合金的各态力学性能较G9都有不同程度的提高，这主要是Nd在镁基体中的固溶度较小，致使铸态及挤压态合金中的第二相数量增加，且Nd较Gd有更好的晶粒细化作用。