热处理对Mg-Gd-Cu合金组织和性能的影响.pdf

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1、Material&Technology材料·工艺热处理对Mg-Gd-Cu合金组织和性能的影响贺雷，柳伟，宗喜梅，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Mg96Gd3Cu1(a%)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和热处理态显微组织及力学性能进行了系统的分析。研究结果显示，铸态的合金中形成了14H类型的长周期堆垛有序结构相，固溶处理时，合金晶界处的Mg5Gd相溶解并析出层片状的14H长周期结构相。时效处理后合金性能得到较大的提高。关键词：Mg-Gd-Cu;长周期有序堆垛结构;热处理;微观组织;

2、力学性能中图分类号:TG146.22;文献标识码：A；文章编号:1006－9658（2015）03-0047-03DOI：10.3969/j.issn.1006—9658.2015.03.0150引言中，目前主要侧重于Mg-Y-Cu合金，对Cu参与到稀土镁合金除具有镁合金的固有优点外，同时Mg-Gd合金的长周期结构相中还未见报道。本文还兼具高温强度高、抗蠕变性能优良及耐热性能好作者采用常规金属型铸造方法制备了Mg96Gd3Cu1等新特点，并具有良好的塑性和耐腐蚀性，在航空(a%)合金，并对合金热处理前后的长周期结构相变[1,2]规律及力学性能进行了研究。航天业应用中很有发展前景。随着对稀土镁

3、合金的深入研究发现，在Mg-RE-TM(RE=Y、Gd、Dy、1实验步骤Ho、Er、Tm、Tb，TM=Zn、Cu、Ni、Co)及Mg-Al-Gd中能够形成6H、10H、14H、18R或24R类型的长周合金的化学成分如表1所示，合金熔炼的原料[3,4,5]为纯Mg(w=99.99%)、纯Gd(w=99.99%)和纯Cu期结构。长周期堆垛有序结构(LPSO)作为镁合金中的一种新型有效增强相，能显著改善合金的(w=99.99%)，在N2(φ=97.4%)和CH2FCF3(φ=2.6%)强度和塑性，因而受到广泛的关注。的混合气体保护的坩埚电阻炉中进行熔炼。在10232005年Matsuura等在快速

4、凝固的条带状K(750℃)下保温20min，当溶液降至993K(720℃)[6]时在金属铸型中浇注成铸锭。T4和T6处理均在Mg98Y1Cu1合金中发现存在14H长周期结构，首次发现了Cu元素也能参与到长周期结构的形成。SX2-8-10箱型高温电阻炉中进行，固溶处理温度为2006年Kawamura等报道了在铸态Mg97Y2Cu1合753K(480℃)，保温时间为30h，采用热水水淬处理。金中发现了18R长周期结构，合金的屈服强度为T6处理为固溶处理后在473K(200℃)进行时效处120MPa，抗拉强度为180MPa，延伸率为3.5%，虽理，保温时间为50h，也采用热水水淬处理。然合金的铸态

5、力学性能较差，但是和Mg-RE-Zn合使用光学显微镜(LeicaDM2500M)对铸态和金相同，通过挤压能够极大地提高合金的力学性能热处理态合金的显微组织进行观察，观察前用1%[7]的硝酸酒精对合金进行腐蚀。物相组成分析使用X-。镁合金中添加Cu元素，既能提高合金强度也能[8]射线衍射仪(XRD,DX-2700)，选用的靶材为Cu靶。改善塑性，但在含长周期结构的Mg-RE-Cu研究采用了配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜对合金的显微组织和相成分进行测定。使用DNS100基金项目:国家自然科学基金项目(50571073);国家教育部博士点型万能试验机对试样进行力学性能测试。布氏硬基金资助项目

6、(20111402110004);山西省自然科学基金(2009011028-3,2012011022-1)度的测量使用HB-300测试机，加载载荷为62.5kg，收稿日期:2014-12-29时间为15s。稿件编号:1412-748作者简介:贺雷(1990—),男,在读硕士,主要从事镁合金的强韧化表1合金的化学成分(w%)研究；通讯作者：张金山(1955—),男,教授,博士研究生合金GdCuMg导师,主要从事准晶制备与应用,镁、铝合金的强韧化与液态成形技术,高强高韧耐磨合金材料研究.Mg96Gd3Cu1/a%16.26～16.642.03～2.39余量中国铸造装备与技术3∕201547材料·

7、工艺Material&Technology2结果与讨论可知，铸态合金的A相为Mg5Gd，B相为14H长周2.1合金的显微组织期结构的Mg88Gd5.8Cu6.2。T4、T6态合金的C相为合金的铸态、T4态和T6态的金相组织如图1Mg87.8Gd6.0Cu6.2，D相为Mg91.7Gd6.4Cu1.9，E相为富稀[9]所示。图1.a~c为铸态、T4和T6态Mg96Gd3Zn1土相（常见于稀土镁合金中，形貌一般为