dy对mgynd系合金组织和力学性能的影响.docx

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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
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-xD
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
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-4Y-3Nd-xDy- alloy are developed by adding Dy to the WE alloy. This paper analyzes the effect of Dy on the as-cast and heat treatment microstructure, the distribution of the phases and elements and the mechanical properties of Mg-4Y-3Nd-xDy- alloy.
Grain size, morphology, phase structure position of casting Mg-4Y-3Nd-xDy-0.