Mg-Zn-Y-Zr系镁合金的力学行为研究及其微观组织表征
文献类型：学位论文
| 作者 | 许道奎 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-29 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 韩恩厚 |
| 关键词 | Mg-Zn-Y-Zr镁合金 热处理 挤压过程 准晶相I-phase W-phase 晶体学织构 力学各向异性 微观组织 析出相 疲劳裂纹扩展（FCP） 超高周疲劳 S-N曲线 疲劳裂纹萌生 非金属夹杂物 “缺陷区”尺寸 拉伸性能 疲劳极限 屈服强度 疲劳强度 |
| 其他题名 | Mechanical Behavior Investigation and Microstructure Characterization of Mg-Zn-Y-Zr Mg Alloys |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 随着汽车和航空器材轻量化和高性能的发展，迫切需要轻质材料的使用。镁合金以其密度低，比强度高，导电导热性好，而且无毒，对环境无污染，易回收利用等优点在汽车、电子产品和航空航天等领域得到越来越广泛的应用。与其它镁合金相比，Mg-Zn-Y-Zr系稀土镁合金因具有较高的室温和高温力学性能而倍受关注。本文以不同Zn/Y比的Mg-Zn-Y-Zr系镁合金为研究对象，系统地研究了热处理条件、织构、主要合金相（W-phase和I-phase）和Zn/Y比对合金力学性能的影响，揭示出Mg-Zn-Y-Zr系合金微观组织变化与其强化机理的关系，为镁合金材料设计、开发和应用提供了实验参考。 研究了不同热处理条件下锻造态Mg-Zn-Y-Zr镁合金中主要相（I-phase和MgZn析出相）对合金室温拉伸性能和疲劳行为的影响，揭示出具有较小尺寸的I-phase颗粒和细小MgZn析出相的T5态（180℃进行24小时人工时效）是该合金最佳热处理状态，可以使该合金的力学性能达到最优。利用超声疲劳实验方法研究和比较了T5退火态Mg-Zn-Y-Zr锻造态镁合金和ZK60挤压态镁合金在高周和超长疲劳寿命条件下（1E6-1E9周次）的疲劳行为。结果表明，T5退火态Mg-Zn-Y-Zr锻造态镁合金具有确定的疲劳极限，其值为85±5MPa。对于ZK60挤压态镁合金，其S-N曲线在5×1E6~1E8周次范围内存在一平台，而在1E8~1E9周次范围内，疲劳强度逐渐降低，对应于1E9周次的疲劳强度为90±5MPa。 通过对不同Y含量挤压态Mg-5.65%Zn-xY-0.8%Zr镁合金的力学性能进行研究，揭示出Mg-Zn-Y-Zr系镁合金的强化机制。XRD相分析表明，当Zn/Y比大于4.38时，合金中的主要相为准晶相I-phase和a-Mg基体。当Zn/Y比在1.10和4.38之间变化时，合金中的主要相为I-phase、W-phase和a-Mg基体。当Zn/Y小于1.10时，合金的主要相为W-phase和a-Mg基体。拉伸试验结果表明，当Y含量在0到1.72wt%之间变化时，合金的强度随着I-phase数量的增加而增加。由于Y含量在1.17 到 1.72wt%之间变化时，合金中I-phase的体积分数达到最大值，故具有较高的强度。相反，当Y含量在1.72 和3.69wt%之间变化时，随着合金中W-phase体积分数的增加，合金的力学性能不断降低。因此，Mg-Zn-Y-Zr镁合金强度的提高主要依赖于I-phase颗粒的强化作用。 研究了挤压过程对Mg-5.5%Zn-xY-0.8%Zr镁合金（Y含量分别为0，1.08，1.97 和 3.08wt%）的相分布和室温力学性能的影响。XRD分析表明，元素Y对合金的{0002}基面织构影响不大。然而，合金仍存在明显的力学各向异性。而且，随着Y含量的增加，纵向和横向抗拉强度（UTS）的差异显著增加。 通过研究含I-phase的Mg-Zn-Y-Zr合金微观组织、拉伸性能和疲劳行为，揭示出高低Zn/Y比（10和5）对合金微观组织和力学性能的影响。 利用I-phase对Mg-Zn-Y-Zr系镁合金的强化作用，研制出了具有低密度、高强度、较好塑性的Mg-Li-Zn-Y镁合金，解决了镁锂合金强度较低等问题。该含锂镁合金材料是处于两相区的双相合金，其组分及其含量为：锂（Li）含量为5.5~11.5%；锌（Zn）含量为0.5~15%；钇（Y）含量为0.1~8%和余量的镁（Mg）组成，所有百分数为重量百分数。该合金的抗拉强度为200~300MPa，屈服强度为150~260MPa，延伸率为17~65%，密度为1.34~1.83 g/cm3。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 182 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17158]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 许道奎. Mg-Zn-Y-Zr系镁合金的力学行为研究及其微观组织表征[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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