砂铸Mg-Gd-Y-Zr合金热处理工艺优化

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1、制造技术JI}究航天制造技术砂铸Mg-Gd-Y-Zr合金热处理工艺优化邹文兵1侯正全1李宝辉1肖旅1王宝兵1李利平1林初城2(1．上海航天精密机械研究所，上海2016002．中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050)摘要：采用砂型铸造方法，制备了Mg．11．2Gd．3．5Y-0．46Zr合金，通过正交试验方法优化了合金热处理工艺。结果表明，合金在525℃×10h+240。Cx9h热处理工艺下，得到最佳力学性能：抗拉强度％360MPa、屈服强度a。305MPa，延伸率d一．O％。背散射电子扫描结果显示，嵌入基体

2、的高稀土含量的Mg．RE中间相存在于铸态、固溶态及时效态，对合金的强化作用明显；T6状态下，合金的断裂机理以准解理断裂为主。关键字：砂铸Mg．Gd．Y-Zr台金；热处理；正交试验；断裂机制HeatTreatmentOptimizationofSandCastMg·-Gd·-Y-ZrAlloy(ZouWenbin91HouZhengquanlLiBaohui‘XiaoLvlWangBaobin91LiLipin91LinChuchen92)(1，ShanghaiSpaceflightPrecisionMachine

3、ryInstitute，Shanghai201600；2．ShanghaiInstituteofCeramics，Shanghai200050)Abstract：InordertooptimizethetensilepropertyofMg—Gd—Y-Zralloy,Mg一11．2Gd-3．5Y-0．46Zrwaspreparedfororthogonalexperiment．Theresultsshowedthattheoptimalheattreatmentwas525℃×10h+240℃×9h，theten

4、silestrength，yieldstrengthandelongationwas360Mpa，305Mpa，4％respectively．SEMfractureobservationresultssuggestedthatthesecond—phaseprecipitates，whichwereMg-REintermediatephase，existedinas。cast(F)，solution—treated(T4)andartificially-aged(T6)conditions．InoptimalT6

5、condition，thefracturemechanismwasmainlycleavagefracture．Keywords：sand．castingMg—Gd-Y-Zralloy；heattreatment：orthogonalexperiment：fracturemechanism1引言随着镁合金在高温条件下应用的推广，耐热镁合金的研究越来越受到关注，Mg-Gd-Y-Zr系列镁合金是其中虽具发展潜力的合金系之一【l～⋯。在共晶点，稀土元素Gd、Y在镁中的溶解度分别达到了23．5％、12．6％，且固溶度随温

6、度变化大，固溶强化和时效强化作用明显口⋯，Zr通常以晶粒细化元素加入合金。经Kamado等人”1优化形成的GWl03K合金(名义成分Mg．10Gd．3Y-0．4Zr)具有比商用WE43和QE22耐热镁合金更高的室温和高温力学性能pJ。生产条件下，合金经历非平衡凝固后，人量金属间化合物聚集在晶界，稀土元素的强化作用不明显，只有通过合适的固溶、时效处理，才能使稀十元素充分发挥强化效果口1】，得到强度和延伸率的良好组合，这是该合金走向工程化应用的必备条件。正交试验是探索合金最佳热处理工艺的有效试验方法【⋯1¨。为了优化

7、砂铸Mg．Gd．Y-Zr合金的热处理工艺，采用砂型铸造方法制备了Mg．Gd．Y-Zr合金试样，并通过正交试验方法分析了热处理因素对合金室温力学性能的影响。2合金材料制备及分析方法作者简介：邹文兵(1986)，硕士，飞行器设计々业；研究方向：镁台金差堰铸造成形工艺。收稿H期：201I—11—23p巍瑚盘黛木研党2011年12月摹6期在250kg电阻坩埚炉中熔炼合金，以Mg-25％Gd、Mg-25％Y、Mg-30％Zr等中间合金方式加入合金元素，采用C02+SF6混合气体结合JDMF熔剂保护。经JDMJ熔剂精炼后，浇

8、铸成西12的标准砂型铸造拉伸试棒，在井式空气循环炉内进行热处理工艺试验，控温精度士2℃。在万能电子拉伸试验机上测试合金室温力学性能，在带有能谱分析及背散射扫描功能的JXA-8100扫描电镜下观察合金组织及断口形貌。合金成分ICP(ICPOptima7300DV)测试结果见表1。表1合金的化学成分墨塞型!窒坐I百分比Il23．5o．46其它．J3正交试验为了优化热处理工艺，