论文部分内容阅读
镁合金以质轻、比强度高、耐热性好和减震性能好等优点,成为现代替代钢铁、铝合金和塑料以实现轻量化的理想材料,被日益广泛的应用在交通工具、“3C”产品和航空航天等领域。但由于高温蠕变性能差,制约了其发展应用范围,因此镁合金的强化及其强化机理成为镁合金研究的一个重要方向。各种稀土被作为合金元素加入到镁合金中来改善其常温高温性能、耐热蠕变性等,含有钇和钕元素的WE系列合金是耐热镁合金中应用最广泛的合金,如WE54和WE43等,300℃其性能可保持1000h,250℃下能够长期工作,在飞机和赛车发动机的汽缸上得到应用。最常用的的强化手段是固溶时效处理,但是,到目前为止,Mg-Y-Nd合金的时效强化机制还不太清楚,所以,本课题通过高温时效处理,研究Mg-4Y-3Nd合金不同时效阶段的析出相的析出规律、析出相的物相转变,从而明确其时效强化机制。研究工作中,采用先金属模铸造法再热挤压加工制备的Mg-4Y-3Nd合金。并对其进行固溶时效处理。利用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(SEM-EDS)、透射高分辨(HTEM)、维氏硬度计研究了不同时效阶段的金相组织、第二相析出规律、物相结构、时效硬化,从而明确其时效强化机制。结果表明:T6态Mg-4Y-3Nd合金的第二相优先在晶界处形核,向晶内非连续析出,随着时效时间的增加,第二相会在晶内连续析出,并且第二相在基体组织上呈均匀分布状态,不存在铸态组织中的连续树枝晶,时效过程中,最先析出的第二相细小,然后体积有稍微长大,时效4h后的第二相体积逐渐长大,直到32h时有明显的长大。物相结构研究表明:T6态Mg-4Y-3Nd合金的显微组织由α-Mg固溶体、二元析出相Mg24Y5、Mg2Y、Mg41Nd5和三元析出相Mg14Nd2Y组成。随着析出相的生成,基体的晶格常数也随之变化,同一晶面的2θ减小,晶面间距d增大。时效硬度曲线表明:0.5-32h时效过程中存在3次时效硬化峰,包括0.5h时的一次很快消失的小幅时效,4h和24h时两次明显的时效硬化,每个时效硬化峰的出现,都表明析出相之间发生了物相转变,时效0.5h时,Mg-Y-Nd合金中主要存在β″相,因为β″相存在的时间极短,会很快转化为β′相,这个现象表现为时效1h时合金的硬度有下降;然后β′相不断的形成,在时效4h时出现一次明显的时效硬化现象,时效8h硬度明显下降,这是β′相开始转变为β1相;到时效24h时又一次出现明显的时效硬化现象,这时β1相开始转化为β相,导致时效32h出现硬度的明显下降,在8-32h时效过程中存在β′相、β1相和β相共存的现象。