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本文在结合国内外高性能稀土镁合金发展现状的基础上,通过OM、XRD、SEM、EDX和TEM等检测手段,系统研究了Gd含量和热处理工艺参数(T4,T6)对Mg-xGd-2Ag-0.3Zr(13≤x≤16wt.％)系合金组织和室温拉伸性能的影响。此外,还对Mg-Gd-Ag-Zr合金的高周旋转疲劳性能、阻燃性能和铸造性能进行了测试和分析。
通过对残留共晶次生相体积分数和晶粒度的统计以及室温拉伸控伸性能测试,优化出了最佳的热处理工艺,制备出了高强度铸造镁合金:T6态GQ162K合金具有最高的抗拉强度和屈服强度,分别为421.22MPa,309.07MPa,延伸率为2.29%(T6:490℃×18h+500℃×10h+200℃×32h);T6态GQ132K合金则具有最佳的强韧性,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为415.18MPa,281.69MPa和3.77%(T6:490℃×18h+500℃×8h+200℃×32h)。
Mg-Gd-Ag-Zr合金在时效过程中会在基面形成密集且均匀分布的纳米级层片状γ"析出相,并具有很好的热稳定性。Γ"是一种具有密排六方结构的基面有序堆垛层错相,其晶格常数为α=0.560nm,c=0.444nm。GQ162K合金在200℃下时效,从20min开始,延长至8h,32h(峰时效),600h(过时效),γ"析出相平均长度方向从13nm,增至34nm,36nm,41nm,聚集厚度也逐渐增加。此外,Ag元素的加入有效地细化了β相,γ"相和β相的共同析出强化是该T6态合金的主要强化机制。
T6态GQ162K合金的高周旋转疲劳强度为155MPa,疲劳比(疲劳强度/抗拉强度,σ-1/σ0.2)为0.38。阻燃测试表明:GQ162K合金的起燃点为935℃,在930℃本生灯火焰下可经受长达6min的测试而不发生燃烧现象,仅发生轻微变形。铸造性能测试表明:与AZ91D合金相比,GQ162K合金具有更加优异的抗热裂性能。