Mg-11Gd-2Y-1.5Ag-0.5Zr合金的高温蠕变行为

本工作研究了Mg-11Gd-2Y-1.5Ag-0.5Zr合金在225～275℃/110～150 MPa条件下的高温蠕变行为和组织演变.结果表明:合金在225℃/110～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=3.4,蠕变机制为位错滑移机制;在250℃/110～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=4.7,蠕变机制为位错滑移机制;在275℃/110～130 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=5.8,蠕变机制为位错滑移机制;在275℃/130～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=10.5,幂律蠕变定律失效,蠕变机制较为复杂.根据蠕变激活能Q值对蠕变机制的分析结果与蠕变激活能n值分析结论基本一致.合金在同一温度下,晶粒尺寸随着应力的增大而增大;在同一应力下,晶粒尺寸随着温度的升高而减小.在本研究中,110～150 MPa的高应力范围内,合金在250℃以下有着良好的抗蠕变性能.     

Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩过程中动态再结晶行为

将Mg-8Gd-0. 5Zr合金在350～500℃、应变速率为0. 002～1 s~(-1)范围内进行热压缩实验,研究合金的流变应力行为,观察热压缩后的组织,分析动态再结晶晶粒尺寸和温度的关系,并利用加工硬化率的方法计算合金的再结晶临界应变(εc)。结果表明:Mg-8Gd-0. 5Zr合金热压缩流变曲线符合动态再结晶的特征,随着温度升高或者应变速率的减小,峰值应力下降,且峰值应力对应的峰值应变(εp)也降低。在350～450℃范围内,再结晶晶粒细小,且其随温度升高增长较慢;而温度在450～500℃范围内,再结晶晶粒尺寸迅速长大至约25μm。根据加工硬化率的计算及组织分析,发现动态再结晶先于峰值应变发生,峰值应变和临界应变的关系为ε_c=0. 442εp,同时构建了再结晶的临界模型。     

Ag对铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜,能谱仪和电子拉伸试验机等研究了不同Ag含量对铸态Mg-11Gd-2Y-0.5Zr镁合金的物相、显微组织和拉伸断裂后形貌的影响。结果表明:Ag的添加能在合金中形成新相Ag_2Gd,同时能够提高合金的抗拉强度,细化合金组织,促进第二相在晶界处的析出;当Ag的添加量为1.5%时,合金的抗拉强度达到最大值226 MPa;当Ag的添加量为2%时,合金的晶粒尺寸最小,为46.5μm,第二相的析出最多。     

热处理对Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、XHB-3000型布氏硬度计和万能电子拉伸实验机等研究了Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr合金的最佳热处理工艺和热处理对合金显微组织及性能的影响。结果表明:合金的最佳固溶工艺为485℃×16 h+505℃×16 h,时效工艺为225℃×12 h。铸态合金主要由初生相α-Mg基体和大量处于晶界处网络状的Mg5Gd、Mg24Y5、Mg2Ca相组成。经固溶时效后,相种类没有变化,但晶界变得清晰,第二相的形貌显著改变,呈颗粒状和短棒状均匀分布在基体上,组织得到明显改善,合金的力学性能显著提高,时效态合金的抗拉强度、屈服强度及硬度均显著优于铸态合金,分别由原来的217 MPa、185 MPa和92 HB增加到265 MPa、228 MPa和121 HB,这主要归功于时效沉淀强化的作用。     

Nd对Mg-13Gd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子拉伸试验机等设备研究了Nd对Mg-13Gd-0.5Zr合金组织和力学性能的影响,结合错配度理论、位错密度的变化规律讨论了合金晶粒细化的机理,并从细晶强化和析出强化等方面阐述了合金强化机制。研究发现Mg-13Gd-0.5Zr合金的组成相主要有α-Mg、Mg₅Gd,Nd的加入在合金中形成了新相Mg₄₁Nd₅,并细化了合金晶粒。Nd的加入显著提高了Mg-13Gd-0.5Zr合金的室温和高温力学性能,当Nd的添加量为2%时,合金在室温和高温下的力学性能达到最大值279(室温)、319 MPa(250 ℃),合金力学性能的提高主要归因于Mg₅Gd和Mg₄₁Nd₅相的析出强化和细晶强化的双重效果。Mg-13Gd-2Nd-0.5Zr合金在不同温度下的断裂方式主要以脆性断裂为主,随着拉伸温度的升高并由脆性断裂向韧性断裂转变。     

铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的组织和性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜以及扫描电镜对铸态Mg-11Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金显微组织进行观察分析,用拉伸试验机及布氏硬度计对合金力学性能进行测试,结果表明:铸态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y)相和Mg_(24)(Gd,Y)_5相组成,晶粒较为粗大;在加入Zn元素后,合金由α-Mg基体、Mg_5(Gd,Y,Zn)相以及Mg_(12)Zn(Gd,Y)相组成;随着Zn元素加入量的增加,合金的晶粒先细化再粗化,抗拉强度、伸长率和布氏硬度值先升高后降低,当Zn含量为1.1%时,合金的抗拉强度、伸长率和布氏硬度达到最高值,分别为216.9 MPa、4.74%和84.37 HBW,合金的主要强化相为Mg_(12)Zn(Gd,Y)相,强化机制主要为细晶强化。     

Sm对Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩行为的影响

研究了Mg-8Gd-0.5Zr和Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr两种镁合金在变形温度350～500℃、应变速率0.002～0.1 s~(-1)条件下的热压缩行为,并对两种合金的流变应力以及热变形激活能进行分析计算。结果表明:由于添加了稀土元素Sm,Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金的流变应力显著增加,其热变形激活能为213.69 kJ/mol,高于Mg-8Gd-0.5Zr合金的激活能(202.98 kJ/mol);当变形温度超过400℃时,两种合金都发生了明显的动态再结晶,由于Sm的加入,使Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金动态再结晶晶粒尺寸显著减小,在500℃热压缩后,Mg-8Gd-3Sm-0.5Zr合金的动态再结晶晶粒平均尺寸为10μm。