长周期堆垛结构相对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金显微组织和力学性能的影响.pdf

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1、试验研究Test＆Research长周期堆垛结构相对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金显微组织和力学性能的影响樊新星，宗喜梅，柳伟，许春香，牛晓峰，张金山(太原理工大学，山西太原030024)摘要：通过常规金属型铸造方法制备了H996．5_×Y×GdlZn2Mn050=1．0，1．5，2．0，2．5)伍名)合金。利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和力学性能试验机等对合金的铸态显微组织及力学性能进行了系统的分析。研究结果显示，随着Y的增加，铸态合金组织明显细化，晶界上形成了18R型的长周期堆垛有序结构相，并且随着Y含量的增加其体积分数上升，

2、Y含量增至2．5％时，18R型的长周期相明显粗化。当Y含量为2．0％时，力学性能最优，抗拉强度和延伸率为221MPa和8．2名。随着Y含量的进一步增加，抗拉强度略有下降。关键词：Mg⋯YGdZn～Mn；长周期有序堆垛结构(LPSO)；体积分数：微观组织：力学性能中图分类号：TGl15．23；文献标识码：A；文章编号：l006—9658(2016)05—0016—03DOI：10．3969／j．issn．1006—9658．2016．05．0030引言镁合金作为最轻质的结构材料，有密度低、高比强度和比刚度、优良的加丁性能等特点，但其强度低、塑性差

3、及低的高温性能限制了其发展[1’2]。近年来有关稀土镁合金研究的一个重要发现是含LPSO强化相的Mg／LPSO合金，研究表明，在Mg—RE(RE=Y，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm)镁合金中加入一定量的Zn、Cu、Ni、A1等元素，合金中就会形成LPSO结构。稀土元素Gd和Y在镁基体的固溶度相对较大(最大固溶度质量分数W分别为23．5％和12．6％)，因此Mg．Gd和Mg．Y合金的研究最为广泛[3-6]。通过快速凝固技术，Kawamura等p1制备了高强度长周期结构的Mg，，Y：Zn。合金，其抗拉强度和延伸率高达600MPa和8％。张金山等

4、H1通过常规铸造方法制备了M99。Y4Zn：合金，铸态下发现了18R长周期相，并在773K固溶时转变为14H型长基金项目：国家自然科学基金项目(Nos．50571073和51474153)；国家教育部博士点基金资助项目(20111402110004)；山西省自然科学基金(2()09011028—3，2012011022—1)收稿日期：2016—03—3l稿件编号：1603—1316作者简介：樊新星f1990一)，男，在读硕士，主要从事镁合金的强韧化研究；通讯作者：张金山(1955一)，男，教授，博士研究生导师，主要从事镁、铝合金准品制备与应用．

5、周期结构。Yin等口1制备了Mg一11Y-5Gd一2Zn一0．5Zr(麟)合金，在225oC时效处理后，基体内发现大量的B’相析出，抗拉强度和延伸率达307MPa和1．4％，优异的室温性能和高温性能主要是因为B7相和LPSO相的强化作用。Liu等【6】研究表明，尽管Mg—Y-Gd—Zn合金系中随着zn的增加18R型长周期相增多，却明显降低了时效强化效果。因此，如何控制长周期的数量和分布及其相应的力学性能值得研究。Y的添加能够促进长周期相的生成，在此背景下，本文作者采用常规金属型铸造方法制备了Mg。。，．xYxGd。Zn：M。05合金，研究该合金

6、中长周期相体积分数对力学性能的影响。1实验步骤合金的化学成分如表1所示，合金熔炼的原料为纯Mg(99．99w％)、纯Y(99．99w％)、纯Gd(99．99w％)、纯Zn(99．99w％)和纯Mn(99．99w％)，合金设计成分为M9965一xYxGdlZn2M。050r=1．0，1．5，2．0，2．5)伍％)，并标记为合金A，合金B，合金c，合金D。实验方法为常规铸造法，采用坩埚电阻炉熔炼，熔炼过程中通入N2和CH2FCF3按比例混合的保护气体。在750oC下保温20min，当溶液降至720oC时在金属铸型中浇注成铸锭。试样显微组织采用莱卡D

7、M2500型OM和16oFMT中国铸造装备与技术5／2016Test&Research试验研究ZEISSEvoMa．15型SEM观察，及SEM配备的OXFORD型EDS对合金相成分进行测定，合金的物相成分采用DX一2500型x射线衍射仪，选用靶材为Cu靶，扫描速度0．02(。)／s，扫描范围为20。～80。。布氏硬度的测量使用HB一300测试机，加载载荷为62．5埏，时间为15S。拉伸试验在DNSl00型电子万能试验机上进行，拉伸速度为0．2mm／min。2结果与讨论2．1合金的显微组织㈤{．Ⅵ0、、、‘1一_』∥一、j“

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9、lc)州)’㈠、j、，、、、．．7‘、‘、f』‘一一j：、．。?=：。、：‘?。、』’叫l0+00尘、．B．(一L)的上i、UH图1是铸态合金A、B、