mg2alznxgd镁合金耐热性的研究

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1、摘要由于镁合金的优良特点使其在汽车、电子等领域得到越来越广泛的应用，但其较低的耐热性限制了它作为结构材料的应用范围。提高其耐热性是镁合金的主要研究方向之一。本文利用光学显微镜、X．射线衍射分析()口王D)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等试验方法和手段对Mg．2A1．Zn-xGd合金组织及性能进行了研究，结合试验合金的抗拉强度、塑性指标、蠕变指标以及合金断口形貌，分析了添加元素Gd对Mg．2A1．Zn基体合金室温、高温拉伸性能和蠕变性能的影响机理。XRD试验分析结果表明：Mg-2Al-Zn基体合金由a-Mg和MglTAll2组成；当添加稀土(珂后，

2、Mg一2Al-Zn-xGd合金由a-Mg和A12Gd两相组成，灿优先与Gd反应生成A12Gd。A12Gd存在颗粒状、针状或点絮状等多种不规则形态。A12Gd的数量，分布和形态受Gd添加量的影响。拉伸试验结果表明：Gd的添加能显著提高Mg-2A1．Zn基体合金拉伸性能．当Gd的添加量为2'／0时，室温抗拉强度和屈服强度都达到峰值，分别为252MPa和135MPa，200℃下合金的抗拉强度和屈服强度分别达到148MPa和90MPa，但Gd的添加量达到3％时，合金室温和高温拉伸性能迅速下降。合金的延伸率随着Gd的添加而不断降低。适量的A12Gd使合金的拉伸强度得以提高

3、，但在晶界上过多的A12Gd第二相不利于提高合金的拉伸强度。当A12Gd连续分布在晶界或晶界附近时，容易引起应力集中，导致合金室温和高温抗拉强度和屈服强度下降。高温蠕变试验结果表明：Gd的添加能显著改善Mg．2AI-Zn基体合金的蠕变性能。在200℃／50MPa蠕变条件下，当Gd添加量为3．5％时，合金70h的蠕变量为1．2％，稳态蠕变率比Mg-2AI-Zn基体合金下降了1个数量级。晶界上的A12Gd中间相数量逐渐增多是提高合金的抗蠕变性能的主要原因；在晶界上半连续析出的第二相有助于在低应力的蠕变状态下更有效地阻碍晶界的滑动，从而能提高基体合金的抗蠕变性能，降低

4、了基体合金的稳态蠕变速率。利用稳态蠕变速率方程e=加“exp[--Q。／(RT)]计算了Mg-2AI—Zn-xGd(x--0、1、2、3、3．5)合金的蠕变激活能。结果表明：未添加Gd时，Mg．2A1-Zn北京工业大学工学硕上学位论文基体合金的Qc为68．2KJ．mol～，当添加Gd后，G略微增加，为71．5KJ．mol。I。同时发现随着Gd添加量的添加，G几乎不变，说明Gd添加量的多少不影响Mg-2AI·Zn-xGd合金的蠕变激活能g。从总体来说，Mg-2AI—Zn-xGd合金蠕变激活能G的变化不大。关键词镁合金；稀土；A12Gd；显微组织；力学性能；蠕变AB

5、STRACTTheapplicationformagnesiumalloyscastingsintheautomotive，electronicsandcommunicationindustrieshavebeenexpandingatahighrateduetotheirmanyadvantages．However，becauseofitslowstrengthandlowcreepresistanceathi【ghtemperature，itWaSrestrictedforitsful'thel"developmentasastructuralmateria

6、l．Inthispap盯9rare-earthelementOdwasputintoMg-2AI·Znalloy．Anal州calinstrumclltSsuchasopticalmicroscope，XRD，SEMandEDSwereusedtoanalyzethemicrostmctureandpropertiesoftheMg-2AI—Zn-xGdalloy．Inthispaper,accordingtoexperimentalalloy’Stensilestrength,plasticityindex，creepindexandtheappearance

7、of五丑d№．theinfluencesofGdadditiontoMg一2AI·Znalloyonmechanicalpropertiesandcreeppropertiesatroomtemperatureandhightemperaturewcreanalyzed．TheXRDresultsindicatedthatthernierostmetIlreoftheas-castMg·-2AI·-Znwascomposedofa·MgmatrixandMgl7AIl2phase，andMg一2AI-Zn-xGdalloysWascomposedofa-Mgma

8、trixandA12Gd