《Mg-Gd-Y系镁合金的组织结构与性能研究》.doc

课题来源：江西省科技指导性计划项目 课题名称：《Mg-Gd-Y系镁合金的组织结构 与性能研究》 主持人：彭光怀 课题组成员：方玲，韩宝军，胡珊玲，张小联 课题研究时间：2008年——2010年 申请结题时间：2010-5-18 目录 一、《Mg-Gd-Y系镁合金的组织结构与性能研究》专题报告 二、发表文章 1．Mg-Gd-Y-Zr镁合金时效硬化研究电压对微弧氧化膜的影响Mg-Gd-Y系镁合金的组织结构与性能研究》 专题报告 项目编号: 资助金额:自筹 项目负责人:彭光怀 参与人员：方玲，韩宝军，胡珊玲，张小联 承担单位: 赣南师范学院 起止年月:2008.01.01-2010.05.31 通讯地址: 江西省赣州市黄金经济技术开发区赣南师范学院 邮政编码:341000 电 话: 0797-8393630 电子邮箱:gnsyyxq@126.com 江西省科技厅 二〇〇六年制 专题报告目录 第一章 研究背景 第二章 实验条件与工艺 第三章 工艺条件对Mg-Gd-Y-Zr合金性能的影响 第四章 Mg-Gd-Y-Zr合金的表面微弧氧化处理研究； 第五章 结论 第一章 研究背景 1.1镁合金的应用领域 航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。 机载雷达、地空导弹上均部分试用了镁合金构件；用变形镁合金型材制造承力构件，蒙皮、壁板、滑油系统装置的零件，操作系统组合件，机轮等；轻型坦克，装甲救护车，采用轻合金缸体、缸盖；变速箱体为铝-镁合金材料制成。鱼雷壳体；穿甲弹弹托；地面设备等。由于燃耗中60%与重量有关，汽车自身每减轻100Kg，油耗可减少0.7L/100公里，每节省1L燃料可减少CO2排放2.5g。镁合金作为最轻的结构材料，能满足交通运输业日益严格的节能和尾气排放的要求；可生产出重量轻、耗油少、环保型的新一代交通工具。目前，欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过60多种，单车上用镁合金重量在9.3-26.3Kg。由于镁合金质量轻、外观漂亮，目前在3C产业上是最大的用户，如手机、相机、计算机等的外壳等等。 近年来，由于铝的大幅涨价，以镁代铝已逐步形成热潮，如五金工具、电机外壳、散热片等，在浙江、江苏等地企业最多。而质量轻、可折叠的全镁自行车在我国也已量产。 1.2 稀土在镁合金中的应用 一般的镁合金化学性质活泼，表面氧化膜疏松, 室温塑性差，强度和硬度低，阻碍了镁合金的广泛应用。 大部分稀土元素与镁的原子尺寸接近, 稀土在合金中的沉淀序列开始于170-200℃之间, 生成六方β″相, 该相为超点阵结构。在200℃～ 250℃间形成体心正交的β′相, 300℃以上, 在晶内及晶界上生成不均匀分布的平衡面心立方β沉淀相。正是由于弥散分布的、热稳定的颗粒相在冷却过程中的先期析出，生成了大量的晶种，使大量晶粒同时生成，细化了晶粒，晶粒越细，对位错运动的阻力也越大；同时由于上述高温稳定的稀土合金中间相的存在，使高温时晶界和相界扩散渗透性减小，相界的凝聚作用减弱, 使稀土镁合金体现出较好的力学、耐蚀耐热性能。 因此，稀土加入镁合金中，可细化合金组织、降低合金在液态和固态下的氧化倾向、减少合金中的有害杂质元素，还具有除杂以及改善合金流动性和加工性能等作用；从而提升传统镁合金强度、塑性、耐磨性、耐蚀性等。稀土镁合金占所有镁合金品牌50%以上，通常采用合金化，晶粒细化，热处理，形变硬化，复合处理等技术来改善上述性能。 现在，国内外对稀土镁合金的研究和开发都非常重视，特别是加稀土钇的镁合金，在高温下具有非常高的强度和抗蠕变性能，而在航天、航空中使用的镁合金，含钇量高达5-11%；如Mg-Y-Nd-Zr合金系列使用温度可高达300℃，新合金WE43(Mg-4Y-2.5Nd-0.5Zr)和WE54(Mg-5.25Y-1.75Nd-1.75RE),其盐雾腐蚀速率比传统镁合金AZ91C低两个数量级，其耐蚀性能远高于铝合金A380。 近年来，人们对Mg-Gd-Y-Zr系合金进行了大量研究，发现其高温强度和抗蠕变特性优于WE系合金，使用温度可达300℃以上，多用于航天航空领域，如Mg-6～15Gd-1～6Y-0.35～0.6Zr-0～1.5Ca镁合金，铸态抗拉强度达368MPa，屈服强度达246MPa，延伸率为2.8%；挤压T5态抗拉强度达449MPa，屈服强度达371MPa，延伸率为14.1%，在300℃时其抗拉强度仍高达190MPa（铝合金A380的室温抗拉强度为315 MPa）。 第二章 实验条件与工艺 2.1 试样制备原料、工艺、设备 2.1.1合金熔炼的熔炼与保护 （1）熔化设备和工具 熔炼镁合