热处理对Mg-Dy-Zn合金的显微组织及性能的影响

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seanswh
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镁合金作为一种最轻的结构材料,因具有良好的尺寸稳定性、低密度、高的比强度、比刚度和易于回收的特点,而被广泛的应用于航空、汽车、电子领域。但是镁合金的高温性能和耐腐蚀性能差等特点限制了镁合金的应用范围。近几年来,含有长周期结构的耐热镁合金由于其独特的长周期有序堆垛(LPSO)结构和优异的力学性能而受到广泛的关注。本文采用传统铸造制备出具有这种 LPSO相的Mg-2Dy-0.5Zn合金,采用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、显微硬度计和电化学工作站等设备以及用失重法和电化学方法研究了在固溶处理和退火处理对该合金的显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。研究结果如下所示:  (1) Mg-2Dy-0.5Zn合金的铸态组织主要是由α-Mg枝晶和分布在枝晶间的共晶相组成,其中共晶相由片层状Mg12ZnDy相、蜂窝状Mg8ZnDy相和少量立方体颗粒状Mg24Dy5相组成。合金在530℃固溶处理12h后,合金中的显微组织主要是由过饱和的α-Mg基体、短棒状及球状的(Mg,Zn)xDy颗粒相、立方体状的 Mg24Dy5颗粒相和少量不规则块状的Mg2Dy颗粒相组成。其中(Mg,Zn)xDy和Mg2Dy相是在高温过程中形成的一种新相,而Mg24Dy5则是铸态合金中剩余的高温稳定相。  (2)随着固溶温度(500~540℃)和固溶时间(0~12h)的增加,合金中的共晶相逐渐溶解,并伴随有少量颗粒状的(Mg,Zn)xDy相沿晶界析出。但是固溶温度过高会使合金出现组织过烧,固溶时间过长晶粒尺寸出现粗化的现象。合金在530℃固溶8h,共晶相几乎完全固溶进入到α-Mg基体中,合金基体的显微硬度增加,其值达到74.74HV0.1。另外,由电化学测试结果表明,固溶态(530℃固溶8h)合金表现出优异的耐腐蚀性能,其腐蚀电流和腐蚀电位分别为8.650×10-4A和-1.159V。该优异的耐腐蚀性主要是由于合金元素的均匀分布,低的第二相体积分数及细小的晶粒尺寸。  (3)合金在530℃保温12h后随炉冷却不同时间,在随炉冷却的过程中会在合金的晶粒内部析出一种细条状的14H LPSO相,并且该相沿着晶粒边界向晶粒内部生长。随着随炉冷却时间的延长,该相的体积分数不断地增加。在随炉冷却20min时,该相的体积分数达到最大值,这种细条状的相占满合金的整个晶粒且这些细条在不同晶粒内的取向是随机的;随炉冷却时间超过20min后,随着炉冷时间的延长这种细条状相发生粗化现象。在随炉冷却5min时合金的显微硬度最小为69.51HV0.1,然后快速增加并达到一个最大值79.88HV0.1,峰值过后合金的显微硬度开始降低,直到50min时,合金的显微硬度达到最低值,随后,合金的显微硬度又再一次增加并在随炉冷却4h后显微硬度值基本趋于稳定。失重法和电化学测试结果表明:随着随炉冷却时间的延长合金的耐腐蚀性能呈现出下降的趋势,在随炉冷却时间低于20min时合金的耐腐蚀性下降缓慢,炉冷时间20min后下降比较快。
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