Mg-Cu-RE（RE=Y,Gd）合金长周期有序（LPO）相相平衡的研究

论文摘要

镁合金具有高的比强度、比刚度、优异的减震性能而得到了广泛应用。但镁合金的屈服强度低、延展性以及高温蠕变性能差,制约了镁合金的发展。近年来在镁合金中发现的LPO相在不显著降低塑性的同时大幅提高镁合金的强度,是一种潜在的理想强化相。目前的研究主要集中在LPO镁合金的制备和性能,而缺乏对LPO镁合金的相平衡关系的了解,限制了镁合金的开发和应用。本论文将通过实验方法,系统研究Mg-Cu-Y和Mg-Cu-Gd合金富镁区域的相平衡关系,研究结果将为LPO镁合金成分设计提供切实可靠的理论依据,同时也为镁合金中Cu、Y、Gd合金化提供理论指导。本研究采用光学显微分析、差热分析、扫描电镜和能谱成分分析、x射线衍射结构分析方法对Mg-Cu-Y合金富Mg区域300、400和450℃的相平衡以及Mg-Cu-Gd合金富Mg区域440℃相平衡进行实验分析和测定,实验结果如下：（1）Mg-Cu-Y三元系存在一个三元金属间化合物X,即LPO相,其与（Mg）构成相平衡。确定了X相的成分范围为4.33～5.36at.%Cu和5.41～7.15at.%Y。（Mg）+X的两相区为一狭窄的成分范围,过量的Y含量析出Mg24Y5相,而过量的Cu含量时,300和400℃析出脆性的Mg2Cu相,450℃以上出现L相。（2） Mg-Cu-Gd三元系同样存在三元金属间化合物x,并与（Mg）构成相平衡。x相中Cu和Gd的含量分别为6.90-7.88at.%和6.86～7.36at.%。Mg-Cu-Gd三元系富Mg区存在（Mg）+X+Mg5Gd和（Mg）+X+Mg2Cu两个三相平衡。（3）结合扫描电镜分析及DSC分析,根据所建立的Mg-Cu-Y三元系400和450℃的相平衡关系,确定Mg-Cu-Y三元系在约442℃发生一个三元包共晶反应,即L+（Mg）→X+Mg2Cu。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁及镁合金概述
• 1.1.1 镁的主要性质
• 1.1.2 镁合金的特点
• 1.1.3 镁合金的应用
• 1.1.5 镁合金的改善
• 1.2 镁的合金化
• 1.2.1 镁的合金化期望
• 1.2.2 合金元素对镁合金组织和性能的影响
• 1.3 LPO镁合金
• 1.3.1 LPO 相
• 1.3.2 LPO镁合金的研究进展
• 1.5 相图的实验研究方法
• 1.6 Mg-Cu-RE（RE=Y,Gd）相关体系相图研究现状
• 1.6.1 Mg-Cu相图研究
• 1.6.2 Mg-Y相图研究
• 1.6.3 Mg-Gd相图研究
• 1.6.4 Cu-Y相图研究
• 1.6.5 Cu-Gd相图研究
• 1.7 研究的目的和意义
• 第2章 实验原理与方法
• 2.1 合金成分设计
• 2.2 实验合金的制备
• 2.2.1 合金的熔炼
• 2.2.2 合金平衡处理温度的选择和制度的制定
• 2.2.3 合金平衡处理
• 2.3 实验研究方法
• 2.3.1 光学显微组织观察
• 2.3.2 扫描电镜显微组织观察
• 2.3.3 能谱成分分析
• 2.3.4 X-射线物相分析
• 第3章 Mg-Cu-Y合金富Mg区域相平衡的研究
• 3.1 Mg-Cu-Y合金的铸态组织分析
• 3.1.1 实验结果分析
• 3.1.2 分析与讨论
• 3.2 Mg-Cu-Y合金富Mg区域450℃相平衡关系的研究
• 3.3 Mg-Cu-Y合金富Mg区域400℃相平衡关系的研究
• 3.4 Mg-Cu-Y合金富Mg区域300℃相平衡关系的研究
• 3.5 本章总结
• 第4章 Mg-Cu-Gd合金富Mg区域相平衡的研究
• 4.1 Mg-Cu-Gd合金的铸态组织分析
• 4.1.1 实验结果分析
• 4.1.2 分析与讨论
• 4.2 Mg-Cu-Gd合金平衡处理后组织分析
• 4.2.1 Mg-Cu-Gd合金富Mg区域425℃平衡处理后组织分析
• 4.2.2 Mg-Cu-Gd合金富Mg区域440℃相平衡关系的研究
• 4.3 本章总结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢