Gd含量对Mg-Nd-Y-Zn合金组织与力学性能的影响

【摘要】镁合金作为最轻的金属结构材料而受到众多研究者的关注，其中以稀土镁合金为最。研究表明，加入Gd元素后，稀土镁合金的力学性能会有显著提高。但目前针对稀土镁合金的研究大多是低含量的铸造稀土镁合金和高含量的变形稀土镁合金，而在铸造条件下，稀土元素对镁合金的影响研究较少。本文以Mg-Nd-Y-Zn镁合金为基础，通过添加Gd、Zr元素，改善合金组织，提高合金性能。本实验采用常规金属模具制备稀土镁合金，后续采用固溶时效处理。实验结果表明：（1）随着Gd含量的增多，不含Zr的Mg-3Nd-2Y-0.7Zn镁合金系的组织由开始出现的粗大树枝晶转变为细小的等轴晶，合金的平均晶粒尺寸也逐渐减小，从50-60μm降至23μm左右。当Gd的加入量增至11wt.%时，镁合金的晶粒平均尺寸与加Zr镁合金的晶粒尺寸相近，即23μm左右。而铸态镁合金中Gd、Nd元素偏聚在晶界上，Y元素则均匀地分布在基体中。（2）Gd对Mg-3Nd-2Y-0.7Zn-0.7Zr镁合金系铸态组织的晶粒细化贡献不大，合金系的晶粒平均尺寸均在20-25μm范围内。合金系中析出相随着Gd含量的增多而逐渐增多。析出相为二元或多元共晶化合物，镁基体内有富Zr颗粒出现。（3）含锆镁合金系经T6处理后，晶粒发生球化，晶界上出现两种形态的析出相，其主要成分为Gd、Nd和Zn，而Y则部分溶入镁基体中，部分在晶界内形成富含Y的块状析出物。晶界内也析出大量细小的弥散相，该相是以Zr和Zn为主的二元化合物。（4）T6处理后，Gd对镁合金系的时效沉淀强化作用显著。Gd元素加入到含锆的稀土镁合金后，很大的提高了合金的室温抗拉强度，其最高可达366Mpa。而延伸率在加入1wt.%Gd时达到最大值9.6%，之后随着Gd加入量的增多而下降。
【作者】孙亚肖；
【导师】徐宏；
【作者基本信息】中北大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】Mg-Nd-Y-Zn合金；Gd元素；显微组织；力学性能；

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