Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的微观组织与力学性能研究

Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的微观组织与力学性能研究(18600字)
摘   要
本文以具有较好高温性能和蠕变抗力的Mg-Gd合金为基础，向Mg-Gd合金中添加轻稀土元素Y、Nd和致密化元素Zr，设计了一种新的耐热镁合金Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%)。尝试通过对其进行轧制变形处理、固溶和人工时效来改善耐热镁合金的显微组织和提高它的高温力学性能。利用XRD射线衍射分析、显微硬度测试、拉伸实验、显微金相观察等手段，研究了所添加的新的元素以及不同热处理对Mg-Gd合金的显微组织和力学性能的影响。
结果表明，Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr合金由a-Mg、Mg12Nd、Mg5Gd、Mg24Gd5、Mg5(GdY)及Zr六种相组成。通过500℃/18h+510℃/6h固溶，强化相Mg5Gd、Mg24Gd5、Mg5(GdY)是可以很好的溶解到基体内去。通过225℃/14h时效，硬度值和抗拉强度有较大提高。但是合金的塑性差，不能做为变形材料使用。

关键字：Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr(wt%)，固溶，时效，显微组织，力学性能

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
 

目  录
1 绪论    1
1.1 镁及镁合金性能    1
1.2 耐热镁合金发展现状    2
1.3 不同元素对镁合金组织与性能的影响    3
1.3.1 稀土元素添加对镁合金的意义    3
1.3.2 非稀土元素    6
1.4 镁合金的熔炼及热处理    6
1.4.1 熔炼    6
1.4.2 镁合金固溶处理    7
1.4.3 镁合金的时效处理    8
1.5 镁合金的主要变形模式    9
1.6 本论文的研究目的和内容    10
2研究方法及实验过程    12
2.1 技术路线与研究内容    12
2.2合金成分设计    12
2.3 实验原材料及配比    13
2.4 合金的熔炼与浇注    14
2.5 组织与性能检测方法    14
2.5.1 X射线衍射分析实验    14
2.5.2 金相观察    15
2.5.3 轧制试验    16
2.5.4 固溶处理和人工时效处理    16
2.5.5 拉伸性能测定    17
2.5.6 硬度测试    17
3 实验结果与分析    19
3.1 铸态合金的微观组织以及XRD物相分析    19
3.2 铸态合金的固溶和时效工艺的研究    20
3.2.1 固溶工艺的探索    20
3.2.2 时效处理    27
3.3 合金的力学性能    28
3.3.1铸态及热处理之后的硬度值变化    28
3.3.2 铸态及热处理之后的拉伸测试    30
3.3.3 Mg-10Gd-4Y-2Nd-0.6Zr合金轧制失败分析    31
4 结 论    32
致   谢    33
参考文献    34