热处理工艺对Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金组织和性能的影响

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文热处理工艺对Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金组织和性能的影响专业：材料加工工程硕士生：邱玉龙指导教师：王文礼教授摘要镁合金作为最轻的工程结构材料，具有比重小、比强度高、减振性好等优点，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料。但当温度升高时镁合金的强度和抗蠕变性能会大幅降低，使其难以作为构件材料在国防和汽车工业领域广泛使用。镁合金中添加稀土是提高耐热性能最有效的方法之一，在不增加稀土含量的前提下，热处理强化是进一步提高稀土镁合金的力学性能的有效办法，开发高强耐热稀土镁合金是近年来的重要研究方向。本文在课题组具有自主知识产权的Mg-Y-Sm-Zn-Zr合金的基础上

2、，通过成分优化制备了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金，选择不同的热处理工艺对合金进行了热处理。采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和室温拉伸试验分别检测了铸态和不同热处理态的合金显微组织和力学性能，并对不同状态下合金的组织结构演变、断裂方式及强化机理进行了分析和研究。确定了实验合金的最佳热处理工艺。研究结果表明：铸态合金的显微组织呈细小等轴晶状，其平均晶粒大小为21μm，主要组织由(Mg,Zn)3(Y,Sm)和Mg12(Y,Sm)Zn和层状LPSO结构组成。通过DSC热分析，共晶相(Mg,Zn)3(Y,Sm)熔点为502.7

3、℃，α-Mg熔点为615.5℃。铸态合金在室温条件下的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为122.3MPa、191.5MPa和5.7%，其断裂行为为沿晶脆性断裂。经过500℃×15h（热水淬火）固溶热处理后，晶粒尺寸没有明显长大，合金第二相发生固态相变但没有改变物相种类，固溶态合金由α-Mg+球状(Mg,Zn)3(Y,Sm)相+长条状Mg12(Y,Sm)Zn相组成。高温固溶后，随着冷却速率的减缓，晶粒内部析出层状LPSO结构。采用热水淬火（80℃）获得最佳的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为119.4MPa、245.3MPa和21.4%。试样的断裂行为由沿晶脆性断裂转变为穿晶准解理断裂，

4、其强化方式主要相变强化。固溶态合金经过225℃×40h（空西安建筑科技大学硕士学位论文冷）时效处理后，合金达到峰值时效78.55HV，室温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到170.0MPa、260.8MPa和14.1%，强化方式主要为析出强化。Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金的最佳热处理工艺为500℃×15h（热水淬火）+225℃×40h（空冷）。进行固溶+时效热处理显著提高了合金的力学性能，与铸态合金相比，屈服强度和抗拉强度分别提高了39%和36%。关键词：Mg-Y-Sm-Zn-Zr；固溶热处理；时效热处理；显微组织；力学性能西安建筑科技大学硕士学位论文Ef

5、fectofHeatTreatmentProcessonMicrostructureandPropertiesofMg-Y-Sm-Zn-ZrAlloySpecialty:MaterialProcessingEngineeringAuthor:YulongQiuSupervisor:Prof.WenliWangABSTRACTAsthelightestengineeringstructuralmaterials,magnesiumalloysareknownasgreenmaterialsofthe21stcenturybecauseoftheirlowdensity,highspe

6、cificstrength,andgoodvibrationdampingproperties.Thestrengthandcreepresistanceofmagnesiumalloyswillbegreatlyreducedwiththeincreasesoftemperature.Thislimitsthewidelyapplicationinnationaldefenseandautomobileindustry.Rareearth(RE)isoneofthemosteffectiveelementsforimprovingtheheatresistanceofmagnes

7、iumalloys.Withoutincreasingtherareearthcontent,heattreatmentstrengtheningisaneffectivewaytofurtherimprovethemechanicalpropertiesofrareearthmagnesiumalloys.Thedevelopmentofhigh-strengthandheat-resistantRE-containingmagnesiumalloysisarese