导　　师： 卫英慧

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 太原理工大学

摘　　要： 镁合金是工业中可选择的最轻的金属结构材料，且具有优良的力学性能，如高比强度和高比刚度，良好的导热性、阻尼减震性能、电磁屏蔽性能、容易切削加工以及易回收利用等优点，被认为是一种有效减轻质量、节约能源、环境友好、有利于可持续发展的理想材料。然而其较低的室温强度和高温抗蠕变性能(相对铝合金)限制了它的广泛应用。研究表明，稀土元素可以通过固溶强化、析出强化和增强原子间结合力等途径改善镁合金的室温和高温性能，MG-GD-Y型合金作为新型镁合金有望得到商业化应用。
　　 本研究首先用真空电阻炉在低压氩气气氛下熔炼制得MG-8GD和MG-8GD-5Y两种合金，对其铸态显微组织和力学性能进行了研究；然后在常压SF6和AR联合保护下熔炼制得MG-8GD-XY(X=0,1,3,5)四种合金，对其显微组织、力学性能及热处理行为进行了研究。
　　 通过以上研究，得出以下结论：
　　 1.真空(低压)熔炼镁合金造成镁的大量蒸发；在1000PA的氩气气氛下熔炼MG-GD-Y型合金时，由于蒸发，镁的损失达到4～5％。熔炼制备MG-GD-Y型合金，铸锭表面氧化随着Y含量的增加而加重。
　　 2.以真空法和气体保护法熔炼制备的合金存在差异：
　　 从冶金质量来看，真空熔炼工艺制备的合金中夹杂较少；而常压气体保护下熔炼制得的合金中存在较多的氧化物夹杂，冶金质量较差；这也导致前者方法制备合金的强度、屈强比和塑性高于后者。
　　 从显微组织来看，真空熔炼工艺制备的MG-8GD-5Y合金铸态组织中存在针状的金属间化合物相MG24(Y,GD)5，而气体保护熔炼工艺制备的MG-8GD-5Y合金中的MG24(Y,GD)5无明显的存在形态。
　　 3.气体保护熔炼工艺制备的MG-8GD-(0,1,3,5)Y四种合金的组织都是由α-MG固溶体基体、分布在基体中和聚集晶界的富溶质相组成；富溶质相为金属间化合物MG3(GD,Y)、MG5(GD,Y)和MG24(Y,GD)5(MG-8GD合金中无此相)。随着Y含量的增加，在枝晶之间和晶界上的这些富溶质相体积分数增加，并且合金的晶粒减小。
　　 4.MG-8GD-(0,1,3,5)Y四种合金的抗拉强度随着Y含量的增加而增加，在添加1％Y时有最大的延伸率。随着Y含量的增加，合金的断裂方式有由解理型断裂向韧性断裂转变的趋势。
　　 5.MG-8GD-(0,1,3,5)Y四种合金经过固溶处理，在随后的250℃等温时效中都产生了时效硬化效应；随着合金中Y含量的增加，时效硬化效应愈加明显；MG-8GD-5Y合金经过12H时效达到硬度高峰，经过TEM分析得知，合金基体中均匀析出稠密的β′相是时效硬化效应的主要因素；β′相以α-MG的三棱柱面{12 1 0}为惯析面，与镁基体构成共格关系。
　　 6.MG-8GD-(1,3,5)Y三种合金经过固溶处理和人工时效，抗拉强度和屈服强度得到了提高，但降低了部分塑性。合金拉伸断口主要由解理面和韧窝组成，大部分解理面上存在细密、取向一致的撕裂棱，少量的解理面较平滑；合金中均匀析出稠密的细小片状相β′有效地阻碍解理裂纹的扩展，也是在解理面上形成细密、取向一致撕裂棱的原因。

关 键 词： 镁合金 型合金 熔炼工艺 固溶强化 高温力学性能 显微组织 热处理行为

分 类 号： [TG146.22 TG250.2]

领　　域： [金属学及工艺] [一般工业技术] [金属学及工艺] [金属学及工艺]