大型高强耐热镁合金构件的热处理工艺研究

经过拉伸试验和微观组织观察,对合金成分为Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr的大型高强耐热镁合金构件进行了性能与组织分析。结果显示,热处理工艺对改善其性能和微观组织有着显著的影响,在多种热处理工艺中确定了最佳的工艺参数组合:430℃×8h+225℃×16h。在此工艺条件下,合金内部发生了动态再结晶,晶粒明显细化,极大提高了其抗拉强度。随着时效增加,灰色LPSO相的数量逐渐增加,进一步增强了合金的力学性能;合金轴向抗拉强度为332MPa,延伸率为11.5%;环向抗拉强度为375MPa,延伸率为12.3,这些结果充分展示了镁合金在高温环境下的卓越力学性能和良好的耐热性。

高强耐热镁合金的合金化设计

为节省高性能镁合金的合金化设计所需的时间和精力,通过对大量的合金化元素的固溶强化、析出强化及耐热性分析,总结出合金化元素的强化和耐热规律,并提出了高强耐热镁合金的合金化设计原则。稀土元素是高强耐热镁合金的合金化设计的最佳添加元素,Mg-Y-Nd系合金是目前商业化最成功的合金,但是性能比Mg-Y-Nd系优越的还有Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Nd、Mg-Gd-Sm、Mg-Gd-Dy系,这些合金都具有良好的发展前景,其中Mg-Gd-Y系合金目前具有最高的力学性能。在高强耐热镁合金的设计中,Y、Gd、Sc、Lu可作为高强耐热镁合金的合金化设计的首选添加元素;Sc、Nd、Sm、Ag、Zn可作为辅助添加元素,Zr、Mn、Sc、Ca可作为微量的添加元素。

热处理对大型变形高强耐热镁合金组织与性能的影响

通过拉伸试验和微观组织观察,研究了固溶处理及时效处理对合金成分为Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr的大型变形高强耐热镁合金微观组织和性能的影响。结果表明,合金的最佳热处理工艺为430℃×8h+225℃×16h。当固溶温度为430℃时,会发生动态再结晶,晶粒得到细化,提高了抗拉强度。经过时效,灰色LPSO相数量增多,提高了合金的力学性能。合金轴向抗拉强度为332 MPa,延伸率为11.5%;环向抗拉强度为375 MPa,延伸率为12.3%。

Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金铸锭均匀化工艺研究

采用光学显微镜、DTA差热分析和能谱分析等方法研究了铸态Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的均匀化处理工艺。试验结果表明,该合金铸态存在大量的非平衡共晶相,由富含Gd、Y、Nd的富稀土相组成。经过不同的均匀化热处理制度处理后,其组织结构有了较大的变化,随均匀化温度升高和保温时间延长,共晶相逐渐消失,溶入基体。但基体的晶粒度也随之增大,表现为塑性增加,强度先增加后减少。该合金的最佳均匀化处理制度为530℃保温24 h。