钇含量对镁合金显微组织和力学性能的影响



钇含量对镁合金显微组织和力学性能的影响

镁-稀土（RE）合金由于其优异的力学性能和低密度而成为宇航、飞机及汽车领域的候选材料。钕（Nd）是一种轻稀土元素，在共晶温度545℃下，在固态Mg中具有最高溶解度3.6%。已有报告表明，Mg-Nd合金在室温和高温都有明显的强化效果，少量Zn的加入能进一步提高时效硬度，钇（Y）也能够影响Mg-Nd合金的时效,并对改善其力学性能起重要作用。研究了Y对Mg-2.4Nd-0.2Zn-0.5Zr合金的显微组织、时效硬化行为和力学性能的影响。

试验合金的Y含量分别为0、 2.5%、4.0%、6.0%，共4个级别（按Y含量从低到高依次编号为A、B、C、D合金）。试验合金在保护气氛下被熔炼并铸锭，从铸锭上切割下来的试样在500℃固溶处理6h并淬入70℃热水中，随后在225℃油浴中进行时效处理。对试样进行维氏硬度、拉伸强度、显微组织等各种检测，得到以下结果。

（1）A合金的主要组织为α-Mg和Mg12Nd相。当Y加入后，合金中形成Mg24Y5相，随着Y含量增加该相也增加，且晶粒更为细化。

（2）Y的加入可以改进该种合金在铸态下的力学性能，D合金具有最高的力学性能，抗拉强度为213MPa，屈服强度为170MPa，伸长率为4.8%。对强度的主要贡献来自第二相的强化作用。

（3）Y的加入可以改进该合金在峰值时效状态下的力学性能，D合金显示了最高屈服强度280MPa，对D合金屈服强度的主要贡献来自沉淀强化。C合金显示了最佳力学性能，抗拉强度为330MPa，屈服强度为265MPa，伸长率为6.5%。

（4）C合金高的力学性能主要来自于基体中高体积百分比的细小亚稳态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

编译：张英才