论文部分内容阅读
近年来,含长周期有序堆垛结构(LPSO)的Mg-RE-Zn系镁合金受到了研究者们越来越多的关注。其中,Mg-Zn-Y系合金微观组织独特,并拥有优越的力学性能,尤其是优异的高温力学性能,在很大程度上克服了常规镁合金塑性和高温力学性能差,绝对强度低的缺点,从而进一步扩大了镁合金在航空航天、3C产品和汽车等工程领域的应用。本文采用常规铸造方法,制备出系列Mg-Zn-Y-Mn(-Ca)合金,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对合金的微观组织进行分析和表征。研究了Zn/Y原子比对Mg-Zn-Y-Mn合金组织演变及力学性能的影响;Ca元素的添加对合金微观组织和力学性能的影响,尤其是Ca在长周期相形成和转化中的作用;通过对合金进行固溶处理,研究合金中LPSO相及W相形貌的转变;并对合金进行正挤压处理,探索了经过挤压后长周期镁合金微观组织的变化,最后对挤压态合金进行力学性能测试。研究得出的结果如下:Mg94-xZn2.5+xY2.5Mn1合金组织根据Zn/Y原子比的不同形成不同的Mg-Zn-Y三元相,当Zn/Y=1时,合金组织由α-Mg,X相(Mg12YZn,18R-LPSO)和W相(Mg3Zn3Y2)组成,当Zn/Y=1.5时,合金组织由α-Mg和W相(Mg3Zn3Y2)组成,当Zn/Y>1.5时,合金组织由α-Mg,W相(Mg3Zn3Y2)和I相(Mg3Zn6Y)组成。铸态Mg94-xZn2.5Y2.5Mn1Cax合金组织由α-Mg基体,X相(Mg12YZn,18R-LPSO)和W相(Mg3Zn3Y2)组成,元素Ca的加入,可明显细化合金组织,并显著促进合金中LPSO相的生成并抑制W相的析出,加入0.34 at.%Ca使长周期强化相的体积分数由原来的8.9%提高到24.8%,W相由原来的19.4%减少到11.6%,通过组织的优化,明显提高了合金的力学性能。在固溶处理过程中,合金中的LPSO结构类型会发生由18R到14H的转化,铸态合金中的18R呈条块状分布于晶界处,固溶态合金中的14H-LPSO结构呈细层片状分布在基体上。网状共晶组织在固溶处理过程中得以消除,粗大的鱼骨状W相转变为尺寸较小的球状颗粒,并且在基体上呈现均匀分布。LPSO相与W相形貌的转变对合金力学性能,尤其是塑性起到了显著的强化效果。合金在正挤压过程中发生动态再结晶,得到细小的等轴晶,并且形成平行于挤压方向的基面织构。此外,W相被挤碎成小颗粒起到弥散强化的作用,LPSO相在挤压过程中发生了小角度的扭折。MgZn2.5Y2.5Mn1Ca0.34合金经固溶处理后正挤压可获得优异的综合力学性能,室温抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(?)分别达到415MPa、348MPa和16.4%。