Mg-Gd-Y-Zn合金铸态及热处理组织研究

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本文采用氩气保护制备了Mg-6Gd-4Y-1Zn(wt.%)、Mg-6Gd-2Y-1Zn(wt.%)和Mg-6Gd-4Y-3Zn(wt.%)三种合金。分析了三种合金的铸态组织及相组成;研究了不同热处理工艺(温度、时间及冷却条件)对三种合金组织中LPSO结构形成与长大的影响,并分析了显微硬度的变化规律;研究了热处理(520℃×14h+炉冷)后的三种合金再经420℃热挤压制成的Φ14mm棒材组织及组织中LPSO结构的形貌和分布,得到以下结论:  1、铸态Mg-6Gd-4Y-1Zn合金由α-Mg基体,分布于晶界的层片结构X-Mg12(Gd,Y)Zn、Mg5.05(Gd,Y,Zn)相和少量分布于基体上颗粒相组成。铸态Mg-6Gd-2Y-1Zn合金由α-Mg基体和沿晶界分布的层片结构X-Mg12(Gd,Y)Zn相组成。铸态Mg-6Gd-4Y-3Zn合金由α-Mg基体,分布于晶界的层片结构X-Mg12(Gd,Y)Zn和Mg5.05(Gd,Y,Zn)组成。Y元素含量的提高有利于第二相的形成并细化晶粒。Zn含量的提高能够促进X-Mg12(Gd,Y)Zn相的形成。  2、Mg-6Gd-4Y-1Zn合金在400-480℃热处理过程中,随温度的升高组织中第二相完全固溶,并在480℃时无论是空冷或90℃热水中冷却基体中均能析出X1型LPSO结构。在500-520℃热处理时,空冷和炉冷均有利于X1型LPSO结构形成。在90℃热水冷却时,不能获得X1型LPSO结构;Mg-6Gd-2Y-1Zn合金在450-520℃热处理过程中,随热处理温度的升高组织中第二相也能完全溶解,520℃热处理14h时,在空冷和炉冷组织中存在大量X1型LPSO结构;Mg-6Gd-4Y-3Zn合金在450-520℃热处理过程中,组织中X型Mg12(Gd,Y)Zn相未完全溶解,520℃热处理14h时,空冷和炉冷组织中有大量X2型LPSO结构;三种合金在520℃随热处理时间延长,空冷条件下组织中X1型和X2型LPSO结构均有向基体溶解趋势,而炉冷更有利于在组织中获得X1型和X2型LPSO结构,并随保温时间的延长含量增多。  3、Mg-6Gd-4Y-1Zn和Mg-6Gd-2Y-1Zn合金热处理组织中的X1型LPSO结构与Mg-6Gd-4Y-3Zn合金组织中X2型LPSO结构来源不同,X1型是由过饱和α-Mg基体中直接析出。而X2型一部分是由过饱和α-Mg基体中析出,另一部分由X型Mg12(Gd,Y)Zn转变而来。因此,Mg-6Gd-4Y-3Zn合金热处理组织LPSO结构由未溶解的X型和二次析出的X2型构成。LPSO结构的形成与热处理温度和冷却速率有关,温度越高,冷却速率越慢,越有利于Gd、Y和Zn原子的充分扩散,即更利于LPSO结构的形成。LPSO结构能显著提高合金基体硬度,并且含X型和X2型的合金硬度高于含X1型。  4、三种合金在520℃保温14h炉冷处理后再经420℃热挤压获得的Φ14mm棒材组织中含不同LPSO结构的晶粒均能得到破碎和细化,且均没有新相生成。
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