高强Mg-Y-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金组织与性能研究

【摘要】摘要：Mg-Nd系铸造合金拥有优异的力学性能、高温抗蠕变性能及铸造性能,在航空、汽车、电子等领域中得到广泛的应用。Y元素具有比Nd更好的固溶强化和析出强化效果；Zn元素价格低廉,且添加少量Zn元素可产生较强的固溶强化和时效强化效果。目前,在Mg-Nd合金中添加Y和Zn对其组织及力学性能的影响尚未被系统研究。因此,本文以Mg-Nd合金为基体,通过加入不同含量的Y(0-6.0wt.%)和Zn(0.2-1.5wwt.%),深入研究铸造Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金的显微组织、力学性能及强化机制,得出了如下研究结论：铸态Mg-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金主要由a-Mg、Mg12Nd相组成；增加Y的含量到2.5wt.%时,合金中出现了Mg24Y5相。与Mg-4.2Y-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金相比,在Mg-4.2Y-2.4Nd-0.5Zr合金中加入(0.5-1.5)Zn后,合金中出现Mg12YZn相。固溶处理后,Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金中的Mg12Nd相和Mg24Y5相基本消失。225℃峰时效态Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金主要的析出相为β’相。β’相的体积分数随Y的增加随之增加,随Zn的增加先升高后降低。在250℃时效时,Mg-6.0Y-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金的脱溶序列为：α-Mg(S.S.S.S)→β”→β’→β1→β。在室温下,峰时效态Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金的屈服强度随Y的增加逐渐提高,随Zn的增加先升高后降低。Mg-4.2Y-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为330MPa、265MPa和5.8%;Mg-6.0Y-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金在250℃高温拉伸的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为280MPa.235MPa、11.0%。合金优异的力学性能归因于沿棱柱面分布、具有较大体积分数及纵横比的片状β’相。对铸态Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金屈服强度起主要作用的是第二相强化；在固溶态、时效态下,固溶强化、时效析出强化分别对合金屈服强度的贡献最大。
【作者】苏再军；
【导师】曾苏民；刘楚明；
【作者基本信息】中南大学，材料科学与工程，2013，博士
【关键词】Mg-Y-Nd-Zn-Zr合金；显微组织；高强度；热处理；强化机理；

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