釔含量對鎂合金顯微組織和力學性能的影響

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釔含量對鎂合金顯微組織和力學性能的影響

鎂-稀土（RE）合金由于其優異的力學性能和低密度而成為宇航、飛機及汽車領域的候選材料。釹（Nd）是一種輕稀土元素，在共晶溫度545℃下，在固態Mg中具有最高溶解度3.6%。已有報告表明，Mg-Nd合金在室溫和高溫都有明顯的強化效果，少量Zn的加入能進一步提高時效硬度，釔（Y）也能夠影響Mg-Nd合金的時效,并對改善其力學性能起重要作用。研究了Y對Mg-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金的顯微組織、時效硬化行為和力學性能的影響。

試驗合金的Y含量分別為0、 2.5%、4.0%、6.0%，共4個級別（按Y含量從低到高依次編號為A、B、C、D合金）。試驗合金在保護氣氛下被熔煉并鑄錠，從鑄錠上切割下來的試樣在500℃固溶處理6h并淬入70℃熱水中，隨后在225℃油浴中進行時效處理。對試樣進行維氏硬度、拉伸強度、顯微組織等各種檢測，得到以下結果。

（1）A合金的主要組織為α-Mg和Mg12Nd相。當Y加入后，合金中形成Mg24Y5相，隨著Y含量增加該相也增加，且晶粒更為細化。

（2）Y的加入可以改進該種合金在鑄態下的力學性能，D合金具有最高的力學性能，抗拉強度為213MPa，屈服強度為170MPa，伸長率為4.8%。對強度的主要貢獻來自第二相的強化作用。

（3）Y的加入可以改進該合金在峰值時效狀態下的力學性能，D合金顯示了最高屈服強度280MPa，對D合金屈服強度的主要貢獻來自沉淀強化。C合金顯示了最佳力學性能，抗拉強度為330MPa，屈服強度為265MPa，伸長率為6.5%。

（4）C合金高的力學性能主要來自于基體中高體積百分比的細小亞穩態β″沉淀相。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第2期

作者：Z.J.Su et al

編譯：張英才