热机变形耐热稀土镁合金微结构演化及力学性能研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文热机变形耐热稀土镁合金微结构演化及力学性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张磊固体力学彭良明教授二。一三年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeMiCroStruCturaIEvolutionduringThermomechanicalTreatmentandMechanicahermomechancancaIlIPropertiesofRE-containingMagnesiumAlloysAU

2、豳or’SName：speciality：Supervisor：Finishedtime：LeiZhang—solidmechanicsProf．LiangmingPengMay,2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国

3、科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：摘要本文制备了Mg-10Gd．3Y-1Sn．0．5Zr(wt．呦和Mg-15Gd一3Y-1Sn-0．5Zr(wt．％)两种稀土强化镁合金，并进行了热挤压加

4、工和热处理，对其微观组织及其力学行为进行了分析讨论。研究表明，铸态合金由粗大晶粒和分布于晶界的网状化合物组成。经过固溶／热挤压处理后合金晶粒显著细化，同时基体中有块状M92(Sn，Y)3Gd2相生成。利用透射电镜及示差扫描量热法等手段，分析得出时效过程中有Mgs(Gd，Ⅵ。颗粒相及针状相沉淀析出，其中针状沉淀演化顺序为∥相(M93(Gd，Y)，D019结构)一∥’相(Mgs(Gd，Ⅵ，bco结构)一层相(fec结构)。经过热挤压加工和热处理，两种合金力学性能均有显著提高。GWTl031合金抗拉强度达到326MPa(时效条件为200℃／10

5、0h)，GWTl531合金抗拉强度为354MPa(，时效条件225℃／30h)。两种合金也表现出了较好的高温力学性能，其在250℃时仍保持较高抗拉强度，延伸率则随温度升高有明显提高。根据多种经典理论建立强化模型并结合实验数据对合金的强化机制进行分析发现，对于峰值时效合金，沉淀强化是主要强化方式，固溶强化和细晶强化也起到重要强化作用。此外本文还选取了峰值时效态挤压Mg-10Gd．3Y-lSn．0．5Zr合金进行了温度区间150℃～-250℃，应力水平100MPa-290MPa的蠕变变形和断裂行为研究。实验数据显示该合金蠕变激活能为87．3l

6、d／mol--一92．4kJ／mol，接近纯镁的晶界扩散激活能。表观应力指数在10．5～14．8之间。通过引入门槛应力及考虑温度影响对蠕变方程进行归一化处理，得到合金真实应力指数为4．7～4．8，说明该种沉淀强化合金的蠕变机制为晶界扩散控制的位错攀移机制。沉淀相在较低温度下的热稳定性使合金在150℃蠕变曲线出现较长时间稳态阶段。然而，蠕变过程中观察到析出相的粗化和软化，导致了合金在200℃～250℃蠕变曲线出现加速蠕变为主的特征。蠕变过程中同时有动态析出相生成，其演化顺序与等温实效过程中的析出相演化顺序相同。关键词：Mg-Gd-Y-Sn—

7、Zr合金热挤压热处理显微组织强化机制蠕变IIABSTRACTThemicrostructuralevolutionofthermomechanicaUyandheat-treatedMg一10Gd-3Y-1Sn-0．5Zr(wt．％)andMg一15Gd-3Y一1Sn一0．5Zr(wt．％)alloysanditseffectonmechanicalpropertywereinvestigated．The嬲-caStalloysexhibitcoarsegrainswithnetworkcompoundsdistributedalongt

8、hegrainboundaries．Incontrast,themicrostructurewasremarkablyrefinedandcuboid-shapedMga(Sn，Y)3Gd2p