含长周期结构的Mg-Zn-Y合金的蠕变行为研究

As a green engineering material, magnesium alloy plays a key role on the lightweight of automobile. However, the poor performance of Mg alloy at high temperature severely limits its application. It is urgent to develop, Mg alloys with excellent creep resistance. This project works on elevated temperature behaviors and creep properties of Mg-Zn-Y alloys, by adjusting morphology and volume fraction of long period stacking ordered structure (LPSO). The relationship of microstructure and creep behaviors of Mg alloy will be discussed. The fracture characteristic of Mg-Zn-Y alloy will be studied, as well as the mechanism of creep rupture. The deformation behavior of Mg-Zn-Y alloys during creep process will be studied by in situ observation. It will be explored for the deformation mechanism of LPSO structure in micro scale，as well as the interaction of α-Mg and LPSO structure. The creep behaviors of Mg-Zn-Y alloys will be optimized by adjusting.the morphology and volume fraction of LPSO structure, and provide sufficient guidance for its application.

作为新型的绿色工程材料，镁合金对汽车、航天器等的轻量化起着关键作用。而目前镁合金较差的高温性能严重限制了其应用，亟待开发具有优异抗蠕变性能的耐热镁合金。项目以Mg-Zn-Y合金为研究对象，通过调整长周期（LPSO）结构相的组织形貌及相对量，研究合金的高温拉伸性能及蠕变性能，探讨LPSO结构的组织特征对镁合金高温性能的影响。分析Mg-Zn-Y合金的形变断裂特征，讨论合金的高温变形机制及蠕变断裂机制，明确LPSO结构对合金裂纹扩展的阻碍作用。通过原位观察，分析合金在高温蠕变过程中的形变特征，探讨LPSO结构的微观变形机理以及其与α-Mg之间的相互作用，深化对Mg-Zn-Y合金的高温蠕变性能的理解。采用多种处理方式，设计最佳的LPSO结构的形貌及相对量，优化Mg-Zn-Y合金的高温蠕变性能，为其实际应用提供依据。

长周期结构在高温时会发生结构转化，对于镁合金的高温性能具有重要的影响。课题研究了Mg-Zn-Y三元合金中长周期结构的含量及高温转化，并通过Al和Ag元素的添加研究长周期的演化行为。首先，研究了随着Zn和Y元素含量的增加，Mg100-3x(Zn1Y2)x（x=1、2、3）合金中长周期的形成及相对含量，结果表明，长周期的体积分数随着合金化元素含量有显著的增加，逐渐转变为基体相；长周期相为非化学计量比的化合物，其成分在一个区间内变化；冷却速度不改变长周期结构的形成规律的和合金的相组成。在低于固相线固溶时，18R型长周期结构逐渐溶解在α-Mg基体中，导致镁的层错能的降低。合金元素溶解较多时，α-Mg晶粒内逐渐析出14H的长周期结构，研究表明这是一种有序的层错结构。这种有序结构阻碍了时效过程弥散相的析出，在三元合金的基础上，加入阻碍高温下晶粒长大的Al和提高合金层错能的Ag元素，研究其时效行为。结果表明，Al元素的添加在不改变合金的相组成的提前下，能够细化α-Mg晶粒和长周期的尺寸。而Ag元素的添加影响了长周期结构的形成过程，合金除了长周期第二相之外，还生成了MgAg相。两种元素的添加都改善了高温时晶粒长大的问题，并且提高了18R型长周期结构的稳热定性，固溶时不再发生18R向14H的转变。