论文摘要
镁合金由于密度低、比强度高等众多优点,在航空、航天和汽车等领域应用前景广泛。常规的AZ和AM系合金较差的抗蠕变性能限制了镁合金的应用,通常通过添加稀土元素改善镁合金的抗蠕变性能。但由于Nd、Dy、Ho等重稀土元素在功能材料中的大量应用,造成了资源枯竭,同时,高丰度的Ce、La等混合稀土大量积压,因此,用混合稀土代替纯稀土元素保证镁合金的抗蠕变性能,是平衡利用国内稀土资源的有效途径。本文主要研究了WE93（Mg-9Y-3MM-0.6Zr）铸态合金以及在均匀化及时效处理过程中的组织性能特征,据此确定了合理的热处理制度,进一步研究了峰时效态合金在150℃～250℃范围内不同应力条件下的抗蠕变性能和蠕变机制；此外,对比分析了WE93和高成本EW75（Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr）合金的抗蠕变性能。主要内容如下：研究了铸态和均匀化态WE93合金的组织特征,获得了合理的均匀化制度。合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界断续分布的Mg12（MM）及Mg24Y5相组成,晶粒平均尺寸约45μm；经均匀化处理后,Mg-Y相基本完全分解,Mg-MM相仍断续分布于晶界,晶粒尺寸未明显长大：WE93合金合理的均匀化处理工艺为535℃×18 h。分析了时效处理对挤压态WE93合金的影响。挤压态（挤压比=20）合金的断裂强度、屈服强度和延伸率分别为305MPa、245MPa及12.5%；时效处理后,合金的性能发生了显著变化,以此得到合理的时效制度：225℃×10h,此时,合金的断裂强度、屈服强度和延伸率分别为385MPa、315MPa和6.5%。研究了温度和应力对峰时效态合金抗蠕变性能的影响。当应力为100～150MPa,温度对合金的抗蠕变性能影响显著：150℃时,合金未发生明显的蠕变；200℃时,稳态蠕变速率为6.44×10-8～2.12×10-8s-1。温度为250℃,应力为50～100MPa时,稳态蠕变速率为1.69×10-8～4.36×10-7s-1,且应力超过50MPa时,稳态蠕变速率明显提高。重点分析了WE93合金的蠕变机制。温度为200℃,应力为100～150MPa时,合金的应力指数n=2.97,蠕变激活能Qa=175010J/mol。合金的蠕变机制为位错运动,析出相对位错运动的阻碍作用是合金主要的抗蠕变机制,合金蠕变速率计算公式为：εs=2.65×10-13σ2.97exp（-175010/（RT））。对比研究了WE93和EW75合金的抗蠕变性能。蠕变试验条件分别为200℃,100～150MPa和250℃,50～100MPa时,WE93合金的稳态蠕变速率均低于EW75。