Y含量对Mg-Gd-Y合金组织和性能的影响

李旭东，宁江利，李 杰

(华北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063000)

随着全球生态环境问题越来越严峻，镁合金作为轻质金属材料，近些年来在电子、汽车、航空航天、医疗以及海洋装备等领域得到了广泛的应用[1]。研究发现，镁合金可通过添加不同的稀土元素来形成有效的强韧化组织以提高合金的综合力学性能[2]。Gd元素在Mg中有好的固溶度及时效强化效果而受到关注[3]。Dirts等人[4]对Mg-Gd合金在不同条件下进行研究发现，Mg-22Gd(质量分数/%)合金的室温抗拉强度达到400 N/mm2，但伸长率只有2%，而且大量添加Gd元素会导致成本过高，伸长率太低。因此，需要添加少量的其他元素来提高Mg-Gd稀土镁合金的综合力学性能。Y也是一种非常重要的稀土元素，它在镁中具有较大的平衡固溶度，而且固溶度会随着温度的降低而降低，因此具有较好的时效强化效果。通过近些年来的大量研究发现，同时加入Gd、Y两种稀土元素时的强化效果最为明显[5-6]。有研究表明，Gd和Y的添加可以使滑移系更容易启动，从而提高了Mg-Gd-Y合金的塑性[7]。由于在实际应用中对材料的强度和塑性变形能力要求较高，所以稀土镁合金在热处理后的进一步形变强化必不可少，最终能够达到的最优力学性能与合金中元素添加量有着直接关系。因此，探索稀土元素添加的最优配比是强化过程中至关重要的一个环节。任静等人[8]研究了质量分数为0%～12.7%的Gd对Mg-Gd-Y合金的组织和性能的影响，发现当w(Gd)=10.2%时，合金的强度和塑性达到了最优。……