【摘 要】
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高强韧的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金,在航空航天、国防军工和交通制造等重点领域有着广阔的应用前景。为了拓宽高强镁合金的应用,本论文以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为基础,采用离心制造技术,制备出了高质量的镁合金铸件;通过合适的均匀化处理工艺改善了离心铸造合金的组织和性能均匀性;利用不同的挤压工艺制备了高强度的镁合金板材;对挤压开坯合金进行衬板轧制,高效大应变制备镁合金板材;开发了离心铸造+衬板轧
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高强韧的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金,在航空航天、国防军工和交通制造等重点领域有着广阔的应用前景。为了拓宽高强镁合金的应用,本论文以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为基础,采用离心制造技术,制备出了高质量的镁合金铸件;通过合适的均匀化处理工艺改善了离心铸造合金的组织和性能均匀性;利用不同的挤压工艺制备了高强度的镁合金板材;对挤压开坯合金进行衬板轧制,高效大应变制备镁合金板材;开发了离心铸造+衬板轧制工艺,探索新型镁合金板材的制备工艺,对高强韧镁合金的成型技术具有重要的参考意义。铸态Mg-8Gd-4Y-1Zn-0.4Zr合金主要由α-Mg、Mg24（Gd,Y）5、Mg3（Gd,Y）和LPSO相组成。与重力铸造相比,离心铸造制备的合金,晶粒明显细化,第二相体积分数增加且细化弥散的分布;随着离心半径的增加,不同离心半径处合金晶粒尺寸逐渐降低,第二相细化且分布愈加均匀弥散,强度逐渐增加。确定了离心铸态Mg-8Gd-4Y-1Zn-0.4Zr合金的最优均匀化处理工艺,在510℃处理12小时的合金,非平衡Mg3（Gd,Y）相向着平衡Mg5（Gd,Y）相转变,铸态合金的强度和延伸率都有所改善。离心半径最大处的合金与重力铸造合金相比,屈服强度由88MPa上升到了119MPa,增加了约35%,抗拉强度由161MPa上升到了226MPa增加了约40%,延伸率由3.3%增加到了4.8%。离心铸态Mg-8Gd-4Y-1-Zn-0.4Zr合金挤压制备的板材由α-Mg基体,Mg5（Gd,Y）和LPSO相组成。420℃挤压时组织由变形大晶粒和细小再结晶晶粒组成,450℃挤压合金全是细小均匀的再结晶晶粒,480℃挤压时晶粒发生了长大。随着挤压温度的增加,再结晶的晶粒尺寸逐渐增加,第二相的体积分数逐渐降低。420℃挤压板材有最好的抗拉强度345MPa,450℃挤压板材有最好的综合力学性能,抗拉强度329 MPa,延伸率为11%。在450℃挤压时,发现挤压比22的合金板与挤压比为9的合金板材相比,晶粒发生了异常长大,综合力学性能下降。利用衬板轧制,实现了难变形Mg-8Gd-4Y-1Zn-0.4Zr合金的高效大应变轧制,单道次压下量50%,两个道次获得累计压下量80%和90%。衬板轧制的合金板材都是由α-Mg基体,Mg5（Gd,Y）和LPSO相构成。研究了390℃、420℃及450℃三种轧温下的微观组织和力学性能。随着轧制温度的提高,促进了再结晶的发生,和晶粒的长大,第二相的数量逐渐降低,合金强度逐渐降低。与80%压下量相比,90%压下量的板材再结晶晶粒更细,析出相更多且细小弥散分布。轧制温度低,变形量大的板材拥有最高的强度,390 ℃轧制压下量90%的合金抗拉强度为418Mpa,断裂延伸率为6.1%。通过离心铸造+衬板轧制的方式,实现高效制备镁合金板材。分析了离心铸造直接轧和均匀化处理再轧制的组织和性能区别,离心铸态直接轧制和均匀化后再轧制的板材组织都是粗大变形态晶粒和细小再结晶晶粒组成的混晶组织,与离心铸态直接轧制相比,均匀化后再轧制的晶粒更细,综合力学性能更高,抗拉强度达到367Mpa,断裂延伸率9.2%。
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