低成本含铝镁稀土合金组织调控与强化机制

本书聚焦于使用Al替代Zr对镁稀土合金的晶粒细化，在保证镁稀土合金力学性能的同时，降低合金生产成本，从而拓宽其应用范围。本书主要介绍Al对镁稀土合金显微组织的影响、Al细化镁稀土合金的机理、冷却速率对晶粒细化和粗化现象的影响机制、Al细化镁稀土合金热处理过程组织演变、Al细化镁稀土合金力学性能及断裂机理，以及合金强化机制等。

本书为镁稀土合金的研究与生产提供了理论依据和工程应用技术，可供金属材料和冶金工程专业的科研人员、工程技术人员及高等学校相关专业的师生阅读、参考。

前言

第1章 概论 1

1.1 低成本镁稀土合金研究的意义 1

1.2 镁稀土合金研究现状 2

1.2.1 Mg-Nd合金研究现状 3

1.2.2 Mg-Y合金研究现状 5

1.2.3 Mg-Gd合金研究现状 6

1.3 镁稀土合金晶粒细化研究现状 7

1.3.1 晶粒细化的意义 7

1.3.2 Zr细化镁稀土合金研究现状 8

1.3.3 Al细化镁稀土合金研究现状 9

1.4 铸造镁合金晶粒细化理论及模型 11

1.4.1 生长限制因子 11

1.4.2 异质形核质点预测模型 12

1.4.3 自由生长理论 13

1.4.4 相互依存理论 13

1.5 铸造镁合金强化机制 14

1.5.1 细晶强化 14

1.5.2 固溶强化 14

1.5.3 析出强化 15

1.5.4 弥散强化 16

第2章 Al含量对Mg-3Nd合金显微组织和力学性能的影响 17

2.1 Al含量对Mg-3Nd合金显微组织的影响 17

2.1.1 Al含量对Mg-3Nd合金晶粒尺寸的影响 17

2.1.2 Al含量对Mg-3Nd合金第二相的影响 19

2.1.3 Mg-3Nd-Al合金中形核颗粒的分析 21

2.1.4 晶粒细化机理分析 24

2.2 Al含量对铸态Mg-3Nd合金力学性能的影响 27

2.2.1 Al含量对铸态Mg-3Nd合金拉伸性能的影响 27

2.2.2 Al含量对铸态Mg-3Nd合金断口形貌的影响 28

2.3 Al细化Mg-3Nd合金晶粒的热稳定性研究 30

2.4 Al和Zr细化Mg-3Nd合金热处理组织与力学性能对比研究 31

2.4.1 不同热处理态合金显微组织的对比 31

2.4.2 时效硬化曲线分析 36

2.4.3 不同热处理态合金力学性能的对比 36

第3章 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金显微组织和力学性能的影响 41

3.1 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金显微组织的影响 41

3.1.1 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金晶粒尺寸的影响 41

3.1.2 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金第二相的影响 43

3.1.3 Mg-4Y-3Nd-Al合金中形核颗粒的分析 48

3.1.4 晶粒细化机理分析 50

3.2 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金力学性能的影响 51

3.2.1 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金拉伸性能的影响 51

3.2.2 Al含量对Mg-4Y-3Nd合金断口形貌的影响 52

3.3 热处理对Al细化Mg-4Y-3Nd合金显微组织和力学性能的影响 53

3.3.1 固溶态合金显微组织 53

3.3.2 时效硬化行为和析出相 55

3.3.3 热处理对合金力学性能的影响 57

第4章 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金显微组织和力学性能的影响 59

4.1 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金显微组织的影响 59

4.1.1 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金晶粒尺寸的影响 59

4.1.2 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金金相组织的影响 62

4.1.3 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金第二相的影响 63

4.2 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金力学性能的影响 68

4.2.1 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金室温力学性能的影响 68

4.2.2 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金高温力学性能的影响 73

4.2.3 拉伸温度对Mg-11Gd-2Y-1Zn-1Al合金力学性能的影响 76

4.3 Al含量对Mg-11Gd-2Y-1Zn合金显微组织演变的影响及其强化机制 79

第5章 Gd和Y含量对Mg-13(Gd,Y)-1Zn-1Al合金显微组织和

力学性能的影响 83

5.1 Gd和Y含量对GWZA合金显微组织的影响 83

5.1.1 Gd和Y含量对GWZA合金晶粒尺寸的影响 83

5.1.2 Gd和Y含量对GWZA合金金相组织的影响 84

5.1.3 Gd和Y含量对GWZA合金第二相的影响 86

5.2 Gd和Y含量对GWZA合金力学性能的影响 89

5.2.1 Gd和Y含量对GWZA合金室温力学性能的影响 89

5.2.2 Gd和Y含量对GWZA合金高温力学性能的影响 93

5.2.3 拉伸温度对GWZA合金力学性能的影响 97

5.3 Gd和Y含量对GWZA合金显微组织演变的影响及其强化机制 98

第6章 冷却速率对Al细化Mg-(4Y)-3Nd合金显微组织的影响 102

6.1 冷却速率对Al细化Mg-(4Y)-3Nd合金晶粒尺寸的影响 102

6.2 冷却速率对Al细化Mg-(4Y)-3Nd合金组织的影响 106

6.3 冷却速率对形核颗粒数量密度和尺寸分布的影响 111

6.4 讨论分析 113

6.4.1 冷却速率对不含形核颗粒合金晶粒尺寸的影响 113

6.4.2 冷却速率对含形核颗粒合金晶粒尺寸的影响 114

6.4.3 不同冷却速率下Al细化与Zr细化合金的对比 115

第7章 热处理对Mg-4Y-3Nd-1.5Al合金显微组织演变和力学性能的影响 118

7.1 固溶工艺优化 118

7.2 时效工艺优化 125

7.3 热处理过程中显微组织演变 126

7.3.1 固溶过程中的组织演变 126

7.3.2 时效过程中的组织演变 133

7.3.3 组织演变模型 145

7.4 力学性能及强化机制 146

7.4.1 固溶态合金力学性能 146

7.4.2 时效态合金力学性能 148

7.4.3 强化机制 151

第8章 热处理对GWZA9411合金显微组织演变和力学性能的影响 153

8.1 GWZA9411合金固溶工艺优化 153

8.1.1 固溶温度和时间对GWZA9411合金显微组织的影响 153

8.1.2 固溶温度对GWZA9411合金时效硬化行为的影响 159

8.1.3 固溶温度对GWZA9411合金峰时效态显微组织的影响 162

8.1.4 固溶温度对GWZA9411合金峰时效态拉伸性能的影响 163

8.2 时效处理对GWZA9411合金显微组织和力学性能的影响 168

8.2.1 时效处理对GWZA9411合金时效硬化行为的影响 168

8.2.2 时效处理对GWZA9411合金显微组织的影响 170

8.2.3 时效处理对GWZA9411合金拉伸性能的影响 175

8.3 热处理对GWZA9411合金显微组织演变的影响及其强化机制 191

参考文献 195