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Effect of Gd content on microstructure and mechanical properties of Mg-xGd-Zr alloys via semicontinuous casting
Journal of Magnesium and Alloys ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1016/j.jma.2024.10.013 Qianye Wu, Yujuan Wu, Qingchen Deng, Chenyang Ding, Yu Zhang, Nanxi Peng, Licheng Jia, Zhiyu Chang, Liming Peng
Journal of Magnesium and Alloys ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1016/j.jma.2024.10.013 Qianye Wu, Yujuan Wu, Qingchen Deng, Chenyang Ding, Yu Zhang, Nanxi Peng, Licheng Jia, Zhiyu Chang, Liming Peng
Mg-Gd based alloys are an important class of high-performance Mg alloys. In this study, three Mg-Gd alloys with different gadolinium (Gd) contents: Mg-9.54Gd-0.40Zr (wt.%, G10 K), Mg-15.11Gd-0.35Zr (wt.%, G15 K) and Mg-19.67Gd-0.33Zr (wt.%, G20 K) were prepared by semicontinuous casting and subsequent solution and aging heat treatments. The role of Gd content on microstructures and mechanical properties of the Mg-Gd-Zr alloy is studied. All three as-cast alloys exhibit eutectic phases of Mg5Gd, with the amount increasing as the Gd content rises. Mg5Gd disappears after the solution heat treatment (the G10 K alloy solution-treated at 480 °C for 4 h, the G15 K alloy at 500 °C for 12 h and the G20 K alloy at 520 °C for 24 h, respectively). Aging heat treatment at 200 °C for 64 h after solution introduces numerous prismatic β′ precipitates, with a significant increase in their area number density corresponding to increased Gd content. Additionally, the morphology of the β′ precipitates exhibits distinct variations: the G10 K alloy is characterized by an enhanced aspect ratio. Consequently, the peak-aged G10 K alloy demonstrates superior strength-ductility synergy, with a yield strength (YS) of 216 ± 1 MPa, an ultimate tensile strength (UTS) of 363 ± 1 MPa, and an elongation (EL) of 8.7 ± 0.6 %. This study suggests that plasticity diminishes and precipitation strengthening is limited when the gadolinium content exceeds 15 wt.%.
中文翻译:
半连续铸造 Gd 含量对 Mg-xGd-Zr 合金组织和力学性能的影响
Mg-Gd 基合金是一类重要的高性能 Mg 合金。本研究采用半连续铸造和随后的固溶和时效热处理,制备了三种不同钆 (Gd) 含量的 Mg-Gd 合金:Mg-9.54Gd-0.40Zr(重量%,G10 K)、Mg-15.11Gd-0.35Zr(重量%,G15 K)和 Mg-19.67Gd-0.33Zr(重量%,G20 K)。研究了 Gd 含量对 Mg-Gd-Zr 合金的微观组织和机械性能的影响。所有三种铸态合金都表现出Mg 5Gd 的共晶相,随着 Gd 含量的增加,其含量会增加。固溶热处理后 Mg5Gd 消失(G10 K 合金在 480 °C 下固溶处理 4 h,G15 K 合金在 500 °C 下处理 12 h,G20 K 合金在 520 °C 下处理 24 h)。固溶后在 200 °C 下老化热处理 64 小时,引入许多棱柱形 β' 沉淀物,其面积数密度显着增加,对应于 Gd 含量的增加。此外,β' 沉淀物的形态表现出明显的变化:G10 K 合金的特点是提高了纵横比。因此,峰时效 G10 K 合金表现出卓越的强度-延展性协同作用,屈服强度 (YS) 为 216 ± 1 MPa,极限抗拉强度 (UTS) 为 363 ± 1 MPa,伸长率 (EL) 为 8.7 ± 0.6 %。这项研究表明,当钆含量超过 15 wt.% 时,塑性会降低,析出强度会受到限制。
更新日期:2024-11-13
中文翻译:
半连续铸造 Gd 含量对 Mg-xGd-Zr 合金组织和力学性能的影响
Mg-Gd 基合金是一类重要的高性能 Mg 合金。本研究采用半连续铸造和随后的固溶和时效热处理,制备了三种不同钆 (Gd) 含量的 Mg-Gd 合金:Mg-9.54Gd-0.40Zr(重量%,G10 K)、Mg-15.11Gd-0.35Zr(重量%,G15 K)和 Mg-19.67Gd-0.33Zr(重量%,G20 K)。研究了 Gd 含量对 Mg-Gd-Zr 合金的微观组织和机械性能的影响。所有三种铸态合金都表现出Mg 5Gd 的共晶相,随着 Gd 含量的增加,其含量会增加。固溶热处理后 Mg5Gd 消失(G10 K 合金在 480 °C 下固溶处理 4 h,G15 K 合金在 500 °C 下处理 12 h,G20 K 合金在 520 °C 下处理 24 h)。固溶后在 200 °C 下老化热处理 64 小时,引入许多棱柱形 β' 沉淀物,其面积数密度显着增加,对应于 Gd 含量的增加。此外,β' 沉淀物的形态表现出明显的变化:G10 K 合金的特点是提高了纵横比。因此,峰时效 G10 K 合金表现出卓越的强度-延展性协同作用,屈服强度 (YS) 为 216 ± 1 MPa,极限抗拉强度 (UTS) 为 363 ± 1 MPa,伸长率 (EL) 为 8.7 ± 0.6 %。这项研究表明,当钆含量超过 15 wt.% 时,塑性会降低,析出强度会受到限制。