【摘 要】
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镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性好、优良的加工性能等优势,是21世纪最重要的轻质结构材料,在汽车工业等方面得到了广泛的应用。但是纯镁的强度低、塑性差,限制了其应用,而合金化可以有效的改善镁基合金的性能。Mg-Zn-Y系中三元化合物种类多,为镁基合金的设计提供了更多可能,而目前三元化合物种类及其和镁基固溶体的关系没有被系统研究。同时关于镁合金在高应变速率下的力学性能研究较少,而镁合金在动态加载下的
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镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性好、优良的加工性能等优势,是21世纪最重要的轻质结构材料,在汽车工业等方面得到了广泛的应用。但是纯镁的强度低、塑性差,限制了其应用,而合金化可以有效的改善镁基合金的性能。Mg-Zn-Y系中三元化合物种类多,为镁基合金的设计提供了更多可能,而目前三元化合物种类及其和镁基固溶体的关系没有被系统研究。同时关于镁合金在高应变速率下的力学性能研究较少,而镁合金在动态加载下的实际服役情况具有重要意义。因此本文设计了具有不同Y/Zn摩尔比的合金,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜,研究了固态下镁基固溶体与三元化合物的相平衡关系,建立了 Mg-Zn-Y三元系富镁角335℃的等温截面。同时在相平衡研究的基础上,设计了 Zn1.4Y0.6、Zn2.8Y0.8、Zn2.8Gd0.8三个合金,研究了不同的化合物种类和不同的稀土元素对挤压态合金的组织及高应变速率（100、267、417、667/s）下力学性能的影响,以期为Mg-Zn-RE系合金成分设计及高应变速率下的应用提供理论基础。得出如下结论:（1）Mg-Zn-Y三元系335℃平衡时,随着Y/Zn 比的减小,在富镁角与镁基固溶体共存的三元化合物依次为X相、W相、H相和I相。当Y/Zn大于1.191时,开始出现长周期X相;0.543<Y/Zn<1.191,合金处于α-Mg+W+X三相平衡区;0.477<Y/Zn<0.543时,此时合金有单一的强化相W相;0.239<Y/Zn<0.477,处于α-Mg+H+W三相平衡区;0.16<Y/Zn<0.236,合金处于α-Mg+I+H三相平衡区。（2）在挤压温度300℃,挤压比为16的挤压工艺下,Zn1.4Y0.6合金的强化相为沿挤压方向分布的W、H相;Zn2.8Y0.8合金强化相为I、Z相;Zn28Gd0.8合金为沿挤压方向分布的单一 W相。（3）挤压后Zn14Y0.6、Zn2.8Y0.8合金都发生了不完全动态再结晶,Zn1.4Y0.6合金再结晶程度明显高于Zn2.8Y0.8合金,且合金的晶粒比较小,平均晶粒尺寸分别为3.1μm、4.21μm。而Zn2.8Gd0.8合金发生了完全动态再结晶,平均晶粒尺寸为3.33μm。（4）随着应变速率由10-3/s增加到667/s,合金的屈服强度和抗拉强度均升高,而延伸率呈先降低后增加的趋势。Zn1.4Y0.6合金的屈服强度由1 0-3/s的221MPa增加到667/s的426MPa,抗拉强度由295 Mpa增加到446Mpa,准静态时延伸率为14.5%,之后降低到417/s的5%,应变速率667/s时延伸率增加到9.4%;Zn2.8Y0.8合金的屈服强度由10-3/s的132MPa增加到667/s的335Mpa,抗拉强度由279 Mpa增加到389Mpa,准静态时延伸率为14.1%,之后降低到417/s的5.8%,应变速率667/s时延伸率增加到16.3%;Zn2.8Gd8合金的屈服强度由10-3/s的147MPa增加到667/s的417MPa,抗拉强度由267Mpa增加到451Mpa,准静态时延伸率为14.5%,之后降低到最低点267/s的6.8%,应变速率667/s时延伸率增加到12%。（5）随着应变速率由10-3/s增加到667/s,Zn1.4Y0.6合金的屈服强度增加了92.8%,抗拉强度增加了51.2%;Zn2.8Y0.8合金的屈服强度增加了 153.8%,抗拉强度增加了39.4%;Zn2.8Gd8合金的屈服强度增加了 183.7%,抗拉强度增加了68.9%。Zn2.8Gd8合金的屈服及抗拉强度增幅最大。
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