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《北京有色金属研究总院》 2011年
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稀土元素Nd和Sm对铸造Mg-Zn-Y合金微观组织和力学性能影响的研究

赵永成  
【摘要】:Mg-Zn-Y系铸造合金是镁合金研究的一个重要方面,本文主要研究了稀土元素Nd、Sm对Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr铸造合金微观组织结构和力学性能的影响,以及Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr-RE(RE=Nd、Sm)合金的制备工艺及其热处理工艺。 研究过程中利用XRD衍射仪、金相显微镜、差热分析(DSC)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了合金相结构组成、微观形貌、相变温度、元素分布及空间点阵结构情况,利用材料试验仪测试了不同状态下合金的力学性能。 结果表明Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr合金中单独添加的Nd和Sm元素分别为3%和2%时,所对应的MNO3和MSO2号合金晶粒细化效果明显,合金力学性能达到最佳。相比较未添加Nd和Sm元素的合金,MNO3号合金最大抗拉强度达到207.5Mpa,提高25%,延伸率为6.5%,提高86%;MSO2号合金最大抗拉强度达到212Mpa,提高28%,延伸率为6.75%,提高90%。 加入的Nd、Sm元素置换了Mg-Zn-Y合金中原有的W相(Mg3Y2Zn3),Z相(Mg3YZn6)以及X相(Mg12YZn)中部分Y元素,形成空间点阵结构与W相和Z相相同的W’相(Mg3(RE)22n3)和Z'相(Mg3(RE)Zn6),并出现少量X’相(Mg12REZn); Nd和Sm元素含量过多,会导致晶界处第二相富集,晶界粗化,降低合金力学性能。 MN03和MS02号合金最佳固溶温度均为530℃,MN03号合金在固溶处理10h后性能达到最佳,优化后热处理制度为固溶处理530℃×10h,时效处理250℃×24h,最大抗拉强度达到238Mpa,较铸态提高14.7%,延伸率为7.5%,提高15.4%;MS02号合金在固溶处理8h后性能达到最佳,优化后热处理制度为:530℃×8h,时效处理250℃×24h,最大抗拉强度达到242Mpa,较铸态提高14.2%,延伸率为8%,提高18.5%。 在固溶热处理过程中合金中的W'相逐渐分解转变为Z'相以及少量的X'相,二十面体的准晶相Z’相具有良好的钉扎作用,对合金的性能起到了强化作用;固溶时间过长,会导致晶界溶解,晶粒相互合并而产生晶粒粗化现象,对合金力学性能产生不利影响。
【学位授予单位】:北京有色金属研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG136.1;TG166.4

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【参考文献】
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