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工学硕士学位论文

Dy 对 Mg-Y-Nd 系合金组织和
力学性能的影响

硕士研究生:隋联亭
导师:孙剑飞教授
申请学位:工学硕士
学科:材料加工工程
所在单位:材料科学与工程学院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
: 620

Dissertation for the Degree of Master in Engineering

EFFECT OF Dy ON MICROSTRUCTURE
AND MECHANICAL PROPERTIES OF
Mg-Y-Nd ALLOYS

Candidate: Sui Lianting
Supervisor: Jianfei
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Materials Processing Engineering
Affiliation: School of Materials Science and
Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
二十世纪九十年代英国科学家开发的 Mg-Y-Nd 系合金具有优良的耐热性
能,随着航空航天等高科技领域的发展,开发耐热性能更高的镁合金已经迫在
眉睫。本文在 Mg-Y-Nd 系合金的基础上添加 Dy 元素制备 Mg-Y-Nd-xDy(x=1~
3)合金,研究加入 Dy 元素对合金铸态和热处理态组织形貌、相分布和元素分
布的影响,以及对合金热处理态力学性能的影响。
Mg-4Y-3Nd-xDy-(x=0,1,2,3)合金铸态晶粒尺寸、组织形貌和相
结构和组成基本相同。晶粒尺寸约为 50μm, 结构骨状相分布在晶界并在
三角晶界处偏聚, 结构块状相主要分布在骨状相边缘。随着 Dy 含量的增
加析出相数量逐渐增多,但并未改变析出相的结构和种类。Mg-4Y-3Nd-
合金峰时效态析出相分布均匀但较粗大,加入 Dy 元素以后,峰时效态析出相
细小弥散,尺寸仅为加入之前的 1/10~1/20,约为 20nm。
Mg-4Y-3Nd- 合金热处理工艺为 525℃固溶 8h,250℃时效 16h;
Mg-4Y-3Nd-xDy- 合金的热处理工艺为 525℃固溶 8h,225℃时效 12h。
Mg-4Y-3Nd-xDy-(x=0,1,2,3)合金铸态组织中,Nd 主要分布在
晶界析出相中;Y 和 Dy 较均匀分布在晶界上;Zr 以 Zr 环和颗粒状形式分布在
晶内。而热处理之后,各 RE 元素均匀分布,没有产生明显偏聚,而 Zr 的分布
并未改变。
对比各成分合金热处理态力学性能发现:随着 Dy 含量的增加,室温和高
温抗拉强度及屈服强度明显提高,塑性逐渐降低。Mg-4Y-3Nd-3Dy- 合金
与 Mg-4Y-3Nd- 合金对比,室温抗拉强度提高 %,300℃抗拉强度提高
45%。Dy 元素显著提高合金的强度,尤其是高温强度。Mg-4Y-3Nd-xDy-
(x=0,1,2,3)合金随着 Dy 含量的增加,室温拉伸断口由准解理断裂向解
理断裂转变。随着温度的升高,拉伸断口由脆性断裂向韧性断裂转变,在 300
℃下均为韧性断裂。

关键词:Mg-Y-Nd;Dy;微观组织;力学性能;耐热性

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
In 1990s, British scientists developed WE alloy with excellent heat resistance.
With the development of aerospace field, it is necessary to research and develop a
higher heat-resistant magnesium alloy. In this paper, Mg