【摘 要】
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近年来,稀土镁合金的开发逐渐成为镁合金研究领域的热点,Mg-Gd-Y-Zr合金因其室温强度和高温强度高、抗蠕变性能好,在国防和航空航天工业具有广泛的应用前景。本实验以Mg-10Gd-4.
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近年来,稀土镁合金的开发逐渐成为镁合金研究领域的热点,Mg-Gd-Y-Zr合金因其室温强度和高温强度高、抗蠕变性能好,在国防和航空航天工业具有广泛的应用前景。本实验以Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金为研究对象,合金铸态强度低、塑性差,实验研究了固溶处理、轧制、时效处理及光纤激光焊接等工艺过程中合金显微组织和性能的变化,目的为该合金的进一步开发和生产应用提供依据。得到了以下主要结果:合金铸态组成相主要是-Mg固溶体、晶界Mg24(GdY)5共晶组织和晶内细杆状相,室温强度为124MPa,伸长率为2.9%。经470℃/2h+525℃/16h固溶退火后,共晶组织完全溶解,同时有方块状相产生,固溶处理后合金的抗拉强度、伸长率分别为139MPa和6.5%。500℃为合适的轧制温度,经过轧制变形,晶粒尺寸显著细化,轧制后组织中主要存在方块相和长条状相。轧制初期组织中存在大量孪晶,孪晶能很好地协调塑性变形,并诱发了孪生动态再结晶,随着轧制变形量的增大,孪晶数量减少,滑移取代孪生成为主要的变形机制,再结晶方式转变成以晶界弓出形核为主。常规轧制后抗拉强度、伸长率分别为300MPa和2.6%,使用交叉轧制,强度最高可达326MPa。对轧制板材进行时效处理,最佳时效工艺为200℃/22h,时效后室温抗拉强度为370MPa,伸长率为2.2%。轧制T5态合金具有优异的高温力学性能:200、250、300、350℃时抗拉强度分别为392、381、251、112MPa,350℃拉伸时伸长率达到107%。采用光纤激光焊接对1.8mm厚交叉轧制板材进行了焊接。选用合适的焊接速度和激光功率,可以得到组织和性能良好的焊接接头。焊缝组织主要是细小等轴树枝晶和少量柱状晶,晶界上存在岛状第二相及细小弥散析出相,无明显的热影响区。在焊接速度为50mm/s,激光功率为1000W的条件下,接头抗拉强度最高达到304MPa,为母材的92%。拉伸断裂均发生在焊缝位置,断裂方式以韧性断裂为主。
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