鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料,在航空航天、國防軍事、電子、軌道交通、汽車等領域有廣闊的應用前景[1~4]
但是,傳統鎂合金的絕對強度偏低和室溫塑性較差,使其應用范圍受到了限制
2001年,Kawamura等[5]首次用快速凝固/粉末冶金技術制備出一種新型高強Mg97Y2Zn1(原子分數,以下無特殊說明合金成分均指原子分數)合金
熱擠壓后這種合金表現出優異的力學性能,其室溫屈服強度超過600 MPa,伸長率也達到5%
后續研究發現[6],Mg97Y2Zn1合金晶粒內部析出的長周期堆垛有序(Long-period stacking ordered, LPSO)相對其優異的力學性能有重要貢獻
含LPSO相鎂合金因具有優異的室/高溫力學性能[7~14],近年來受到學術界和工業界的極大關注
迄今為止陸續有學者研究發現,多種Mg-RE-TM系合金(RE=Gd、Y、Dy、Er、Nd、Tm等,TM=Zn、Ni、Cu、Al等)中存在LPSO相[8~15]
Wang等[16]研究發現,用少量的Ni取代Zn能明顯提高Mg-Gd-Zn合金中LPSO相的含量
其原因是,與Zn相比,Ni在鎂基體中的固溶度更低,這有利于LPSO相的析出
Yang等[17]研究了Ni含量對Mg-Y-Ni合金顯微組織和拉伸性能的影響
結果表明,Ni含量為0.5%(原子分數)的Mg98.5Y1Ni0.5合金中第二相主要為LPSO相,其室溫拉伸性能最佳
研究發現,與Mg96Er3Zn1和Mg96Er3Cu1合金相比,鑄態Mg96Er3Ni1合金的室溫拉伸性能更優異[18]
目前,對含LPSO相鎂合金的研究主要集中在Mg-RE-Zn[5~8,12,16]、Mg-RE-Ni[11,14,17]和Mg-RE-Cu[4,10,18]等單稀土鎂合金,而對添加雙稀土的Mg-RE1-RE2-TM合金的研究還比較少[19~21]
Wu等[22]研究發現,添加Y、Nd雙稀土對鎂合金的強化效果明顯好于單獨添加Y或Nd,使合金的室溫和高溫強度顯著提高
Rokhlin等[23]的研究也表明,在鎂合金中混合加入兩種稀土元素使其強度大幅度提高
Y和Er是在鎂合金中常用的兩種稀土合金化元素,在鎂基體中的固溶度較高,共晶溫度分別為12.5和33.8
同時,隨著溫度下降Y和Er的固溶度顯著降低,其固溶和時效強化效果顯著
研究還發現,
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