镁钇系合金高温蠕变行为的分析研究.pdf

system Alloys atElevated Temperatures AThesis Submitted to Southeast University FortheAcademic Degree ofMaster ofEngineering BY SunJingj ing Supervised BY Feng School ofMaterials Science andEngineering Southeast University January 2014 万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:型:壶￡丞日期:塑堑:里匕!≯东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名:砼韪f应导师签名: 万方数据摘要摘要镁合金是目前可实际应用的最轻的金属结构材料,具有比重轻、比强度比刚度高、导电导热性好、易加工成型和易回收等优点,在汽车、航空、电子通信等领域具有广阔的应用前景。然而大部分商用镁合金在服役温度高于423K后,拉伸强度与抗蠕变性能大幅度下降,因此很难在汽车的的关键动力系零部件和更苛刻环境下的技术领域得到应用。多年来材料学界对耐热镁合金的开发与改进开展了大量的工作,特别是开发出了具有良好高温力学性能的含稀土及长周期结构的耐热镁合金,但均缺乏对其蠕变机理的深入了解。本文选择固溶态M998Y2合金和含长周期堆垛结构(LPSO)相的M997Y2Znl合金为研究对象,从宏观蠕变实验和蠕变过程中显微组织变化的微观分析两个角度,系统研究了合金在各种条件下的蠕变行为和蠕变性能的变化规律。在此基础上运用物理冶金的经典理论对蠕变实验结果进行拟合,从而进一步分析探讨两种合金高温蠕变过程的控制机制。 M998Y2合金的铸态组织由a—Mg基体相和分布在枝晶上的少量块状M924Y5相组成。经过570。,块状M924Y5相基本溶入基体。M997Y2Znl合金的铸态组织由0【.Mg基体相、,18R-LPSO相呈现块状和细条纹状两种形貌,前者与基体形成共晶,后者分布在晶界附近。经过520℃.20h固溶处理后,,。与此同时,,块状M924Y5相体积分数也有所增加。在473"-'623K、10"-"130MPa条件下的蠕变实验结果表明,含长周期结构相的 M997Y2Znl合金的稳态蠕变速率和100小时总应变量均低于M99sY2合金,两者的差距随着温度的升高呈增大趋势。蠕变试验温度越高,M997Y2Znl合金抗蠕变性能的优势越显著。 TEM观察显示,在较低温度(473K)下的蠕变过程中,M99sY2合金显微组织中析出大量纳米尺度B’相,它有效限制了位错运动,从而使合金表现出良好的抗蠕变性能。随着蠕变温度升高时, B’的析出减少,合金抗蠕变性能由此下降。TEM观察还发现了 M99sY2合金蠕变后试样中的孪晶、位错墙和扩展位错等亚结构。对M997Y2Znl合金蠕变试样的显微组织分析发现,随着蠕变过程温度升高, 、分布密度变大,, M924Y5相数量逐渐减少。在473"---'623K试验条件下,长周期结构相附近产生了大量位错塞积,说明了长周期对改善合金抗蠕变性能的重要作用。TEM 观察还发现,M997Y2Znl合金蠕变后试样中位错沿长周期生长方向排列,表明位错可能对长周期结构相的形核和生长起了促进作用。依据经典蠕变理论,采用应力指数n和蠕变激活能Q推断本文中两种合金的蠕变机万方数据摘要制,有时并不能得到一致的结论,结构的蠕变理论并不能合理地解释具有HCP结构的镁合金蠕变控制机制。本文依据应力指数判据和Weertman位错攀移模型拟合结果,并结合对蠕变试样的显微组织和亚结构分析,认为M998Y2合金在 473"~623K条件下的蠕变主要受位错攀移机制控制;然而