半连续铸造mg-8gd-3y-zr(wt.%)镁合金的组织和性能研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文半连续铸造Mg-8Gd-3Y-Zr（wt.%）镁合金的组织和性能研究学院：材料科学与工程学院专业：材料科学与工程导师：蒋海燕教授王渠东教授硕士研究生：杨俊学号：1120509065中国▪上海上海交通大学材料科学与工程学院二〇一四年十二月DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSTUDYONTHEMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFSEMI-CONTINUOUSCASTMg-8Gd-3Y-ZrALLOY

2、School：MaterialsScienceandEngineeringSpecialty：MaterialsScienceandEngineeringSupervisor：Prof.JiangHaiyanProf.WangQudongCandidate：YangJunSchoolofMaterialsScienceandEngineeringShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240People’sRepublicofChinaDecember,2014上海交通大学硕士学位论文半连续铸造Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(wt

3、.%)镁合金的组织和性能研究摘要本文通过半连续铸造工艺制备了直径为110mm的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(wt.%)镁合金。综合运用光学显微镜、X射线衍射仪、带能谱分析仪的扫描电子显微镜和材料力学性能（拉伸性能、压缩蠕变和压入蠕变性能）试验等分析手段对合金锭不同部位进行热处理优化，比较不同部位试样在不同热处理状态（铸态，固溶态，峰值时效态）下的室温拉伸性能以及合金锭1/2半径处峰值时效态试样的高温拉伸性能，探讨了不同冷却速度、热处理状态及温度对合金组织及力学性能的影响。最后，研究了温度和应力对峰时效态合金组织及压缩、压入蠕变性能的影响。研究结果表明：半连铸锭径向

4、由边部往中心，冷却速度逐渐减小，晶粒尺寸逐渐增大，晶界第二相逐渐增多。GW83K合金铸态组织主要由α-Mg基体和共晶相Mg24(Gd,Y)5组成；固溶态组织由α-Mg过饱和I上海交通大学硕士学位论文固溶体与少量方块相组成；而时效态组织主要由α-Mg基体、析出相和方块相组成。综合铸锭不同部位固溶试样的力学性能，合金锭的优o化固溶工艺为500C×4h。合金锭边部T6态试样具有最优综合力学性能，屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为234MPa、372MPa和6.6%。不同热处理态合金具有不同的断裂方式。铸态GW83K合金的室温断裂方式为准解理断裂，固溶态合金的室温断裂方式为穿

5、晶准解理断裂；低温峰值时效态合金的室温断裂方式为穿晶解理和沿晶混合型o断裂，200C峰值时效态的合金断口SEM形貌中呈现更多的沿晶断裂o特征；峰时效态试样在300C高温下的拉伸断口主要由撕裂棱，韧窝和晶界构成，包含更多的韧性断裂特征，断裂方式转变为沿晶断裂。进一步研究T6态GW83K合金的蠕变性能表明，温度和应力是影响合金压缩蠕变和压入蠕变的重要因素，随着蠕变温度和加载应力的升高，稳态蠕变速率变大。T6态合金在压缩蠕变时，在oo250C-300C/80MPa-120MPa区间，蠕变机制为位错交滑移，o50MPa-80MPa区间，蠕变机制为位错攀移；而在200C/12

6、0MPa下，应力指数为2.71，蠕变机制为位错滑移，当应力区间在50MPa-80MPa，蠕变激活能较低，晶界滑移机制起较大作用。T6态合金在压入蠕变时，II上海交通大学硕士学位论文oo在250C-300C/270-360MPa区间，蠕变机制为位错交滑移，o150MPa-270MPa区间，蠕变机制为位错攀移；而在200C/360MPa下,应力指数为3.27，蠕变机制为位错滑移，当应力区间在150MPa-270MPa，蠕变激活能较低，晶界滑移机制起较大作用。关键词：半连续铸造，Mg-Gd-Y合金，热处理，压入蠕变，压缩蠕变III上海交通大学硕士学位论文STUDYONTH

7、EMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFSEMI-CONTINUOUSCASTMg-8Gd-3Y-ZrALLOYABSTRACTTheMg-8.0Gd-3.0Y-0.5Zr(wt.%,GW83K)alloyingotwithadiameterof110mmandthelengthof800mmwassuccessfullyfabricatedbysemi-continuouscasting.Inthispaper,microstructureinas-castalloy,theoptimumheattreatmentpro