Nd和Y对ZK60合金微观结构和力学性能的影响.doc

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1、Nd和Y对ZK60合金微观结构和力学性能的影响H.T.周，Z.D.张，C.M.刘，Q.W.王中国中南大学材料科学与工程学院，长沙中国上海交通大学材料科学与工程学院，上海2005年7月26日收到，2006年3月29日在经修订的形式收到，2006年4月12日接受。摘要neodium（钕）和钇（Y）对ZK60合金微观组织和拉伸性能的影响进行了研究。实验结果表明，neodium（钕）和钇的添加产生了另外一个新的Mg41Nd5和Mg3Zn6Y（I）析出和细化铸态晶粒，通过热挤压后，添加了Nd和Nd与Y的合金通过动态再结晶大大细化颗粒或达到了沉淀效果的手段，因此

2、，含有Nd和Y的合金获得了4-8um的非常细小颗粒，然而，钕合金的晶粒尺寸相对比较大。这表明，Nd和Y的添加组合对在动态再结晶晶粒细化的影响较大，并导致双方的共晶相的熔融温度和熔融温度或合金的屈服强度增加，也增加了Nd和Y合金在室温下的拉伸强度。与此相反，ZK60和添有Nd（钕）的合金的伸长率比Nd和Y合金还高。关键词:ZK60合金;Neodium;钇;挤压型材;拉伸性能;1.介绍镁合金是最轻的合金结构，因此他们很可能适用于汽车和航空业的许多结构件，由于高比强度，高比刚度和良好的阻尼性能[1,2]，然而，最新的镁合金由于某些不良性质的作用，无法满足一

3、般结构的强度要求，因此，镁合金结构件的应用仍然十分有限。为了克服这些挫折和拓宽镁合金的应用领域，研究人员正在尝试任何类型的方法，它已经证明，通过添加晶粒细化稀土金属（RE）和热加工[3,4]，镁合金的力学性能显著提高。众所周知，在室温和高温下[5]所有镁合金的力学性能都很高，但是，ZK60合金的力学性能最高。然而，相对铝合金而言，它在室温和高温下的强度仍然是比较低的。从这个角度来看，许多研究人员致力于努力改善其力学性能。最近据报道，挤压稀土镁合金具有优良的力学性能[6,7]。例如，Ma等人研究了挤压稀土ZK60合金并建议可以提高热挤压挤压变形ZK60

4、-RE[8]的拉伸性能。Singh和Tsai[9]和Zhang等人[10]研究了Y对ZK60合金显微组织和力学性能的影响。他们指出Y增强了屈服强度和高温强度摩擦，通过形成新相(W–Mg3ZnY2)和(I–Mg3Zn6Y)，它具有较高的抗寒性，热稳定性，耐腐蚀性强，低系数的新阶段，低界面能等[11,12]。随后，这些新的阶段，可以有效地阻碍位错滑移时热变形，虽然ZK60合金的力学性能可以由Y的加入提高，预期性能是无法估计的，因此，在这项研究中，我们首次发表这篇文章研究neodium（钕）和钕与Y的组合对ZK60合金微观结构和拉伸性能的影响。此外，通过拉

5、伸性能与微观结构的关系研究了热挤压合金。表1化学组成成分（wt％）2.实验程序合金的化学成分见表1。该合金炉下编写了一个混合的SF6气体环境（1vol.％）和二氧化碳（BAL）的保护。当熔化的合金达到780◦C，它是沸腾为大约300秒后打呼噜，熔融合金为15分钟进行，让夹杂物沉淀在坩埚底部，接着，金属被倒进一个中型炉。在680◦C时，将熔化的金属倒入为Ø90毫米大小的锭中，该锭放入温度为420◦C18小时，之后，在390◦C将他们挤压成棒Ø20毫米长，挤压比为20:1。从这些挤压棒中加工成直径为5毫米和66毫米长度的拉伸试样，该拉伸试件尺寸为10毫米

6、宽，66毫米长。该组织的标本使用轻型显微镜（OM，LEICAMEF4M）进行分析，相位分析是由一个D/MAS的IIIA部X射线衍射仪（XRD）分析方法进行，所有这些标本是蚀刻有4％硝酸酒精溶液中。3.结果3.1.微观结构铸合金ZK60组织图图1分别显示了显微组织铸态A，B和C合金。从图1a中可以看出，A（ZK60）合金是初级(Mg)组成的矩阵和共晶（Mg2Zn3）相，作为网络的相位不连续颗粒为主晶界，当有添加钕的命名为B合金，多个第二阶段析出，如图所示1b,与此同时，钕、Y加入到ZK60合金中一起叫做C合金，它似乎有更多的化合物出现，而这些化合物的大

7、小比A和B合金还小，如图1c,因此，不同的晶粒尺寸A，B和C合金分别按顺序为90，60和40毫米，因此，可以得出结论，Nd和Y对ZK60合金细化具有效果。这与Luo[13]的结果不变。图2显示了扫描电镜对B和C合金的微观结构图像。结果发现，有一些化合物在三重晶界看到了图簇，如图2a。EDAX分析表明，其化学成分配方。这是符合X射线衍射如图3，当Nd和Y加入到ZK60合金中，更多原子簇化合物一起出现在三重晶界，其中有一些平行的板条。他们使用X射线衍射C合金，可以看出存在Mg41Nd5相位和I相(Mg3Zn6Y),进一步确认C合金具有I相(Mg3Zn6Y

8、,准晶结构),除了Mg41Nd5之外。原子簇化合物的形成可以归因于对Nd和Y[14]总数量的增加，然而，W相