文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
新型高强稀土镁合金的热处理工艺和强化机理研究
姓名:罗可
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:张祥林;王爱华
20080501
华中科技大学硕士学位论文
摘要
论文采用拉伸力学性能测试,结合 XRD、TEM、SEM、EDS 的微观组织分析手
段,研究了稀土元素和热处理工艺对 Mg-5%Zn-1%Y-%Zr-%(Ce/Nd)和
Mg-15%Gd-3%Y 两种合金的组织和性能的影响。阐明了上述镁合金材料的合金成分
-组织结构-变形行为-性能变化的相互关系和作用规律。
提出了稀土元素细化镁合金铸造组织的主要机理是:由于稀土元素的加入,使
凝固过程中固/液界面前沿成分过冷度增大。加入适量稀土元素使铸锭在同等凝固条
件下结晶时粗大的柱状晶完全转变成细小的等轴晶,晶粒细化效果明显。
研究发现,Mg-5%Zn-1%Y-%Zr-%(Ce/Nd)体系的主要热处理强化机制应
是细晶和时效强化。其中,时效析出强化作用比较明显,合金中除了 MgZn2 为已知
强化相,Mg-Y-Zn-Zr 准晶也是可能的强化相。
研究结果表明,Mg-15%Gd-3%Y 体系的主要强化机制是时效析出强化,另外,
变形强化、动态再结晶和孪晶也对性能有一定贡献。研究发现该合金体系的主要时
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效析出强化相为 MgGdY5 (,),MgGd3 ,MgY24 5 的亚稳析出物β和β,MgGd3 也可
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能存在强化贡献。合金的时效析出序列为: SSSS→→→βββ() DO19 ()() cbco fcc 。
时效初期、峰值时效、过时效各个阶段,合金中对应的主导析出相分别为:β'' 、β' 、
β,证实了β'' 和β' 较之平衡相β对合金的硬度和力学性能贡献更大,是合金体系的
主要强化相。

关键词: 稀土元素; 沉淀强化; 时效; 亚稳相; 力学性能

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Effects of added rare earth (RE) elements and heat treatment parameters on
microstructure and mechanical properties of Mg-5%Zn-1%Y-%Zr-%(Ce/Nd)and
Mg-15%Gd-3%Y alloys were investigated in this dissertation. The microhardness and
tensile bined with scanning transmission microscope (SEM) incorporating energy
dispersive spectrum, X-ray diffraction analysis (XRD), high resolution electron
microscope (HREM), revealed the relationship amongst position –
microstructure – deformation behavior – mechanical properties.
It has been pointed out that the refinement of magnesium alloy by adding rare earth
was caused by high undercooling degree between the solid/liquid interface during
solidification and high nucleation rate. A noticeable grain refinement by adding minor rare
earth in the magnesium alloys was observed.
It concluded that, for Mg-5%Zn-1%Y-%Zr-%(Ce/Nd)system, grain refinement
and ageing strengthening are the main strengthening mechanisms. Besides the certain
strengthening MgZn2 phase in it, the quasi-crystal Mg-Y-Zn-Zr is also a possible
strengthening phase.