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镁合金凭借其优越的性能在汽车等各个领域得到广泛应用,但其强韧性有待于进一步提高,为了进一步提高镁合金的力学性能,扩大它的应用领域,本文从以下三个方面进行了研究分析。
研究了连续铸造GWZK10100合金经过固溶处理(520℃,10h)和175℃、200℃、225℃,1~100h时效处理后的时效硬化行为和显微组织特征,并推导出该合金的时效动力学方程,绘制出时效硬化曲线。深入分析了时效温度和时间对合金显微硬度的影响,同时运用DSC823e分析仪进行DSC实验,引入固溶体时效沉淀析出动力学、时效硬化的机制来讨论分析GWZK10100合金的时效硬化行为。研究结果表明:连续铸造GWZK10100镁合金的时效硬化曲线呈抛物线状,并且随时效温度升高,达到峰值硬度的时效时间越短,其中200℃100小时的峰值硬度最大。连续铸造GWZK10100合金的时效动力学方程符合f=1-exp(-ktm)。
结合计算相图研究了不同稀土Y含量(0%、1.2%、2.2%、3.2%和4.2wt%)对GZK1000镁合金的显微组织及其室温拉伸性能和物理性能的影响。结果表明:随着稀土Y的加入,细化了GZK1000-xY合金的晶粒,改善了合金的显微组织,提高了合金的室温力学性能,同时,固溶时效处理能够显著提高GZK1000-xY镁合金的力学性能,当稀土Y含量为3.2wt%时,GWZK10300合金的力学性能达到最佳;经过固溶时效处理后合金的显微组织由α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5组成。
以相图热力学计算为基础,计算了AM60-xGd镁合金的垂直截面图,根据相图设计了AM60-xGd(Gd含量为0%、0.8%、1.2%、1.6%和2.0wt%)镁合金。并且对不同Gd含量的AM60镁合金进行了显微组织观察、力学性能测试。结果表明,AM60合金组织随着Gd元素的加入得到细化,合金的抗拉强度和延伸率都得到显著提高,当合金中加入1.6wt%Gd的时候,合金表现出最好的显微组织和力学性能。经过固溶时效处理后的AM60-xGd合金的显微组织为α-Mg、Al3Gd、Mg17Al12。