稀土镁合金时效析出亚稳相β"相的生长动力学及强化机制

时效析出强化是稀土镁合金获得高强度的最主要因素,成为研究的核心问题。本项目以稀土镁合金时效析出过程中的第一个亚稳相β″为研究对象，采用高分辨透射电镜（HRTEM）定性研究不同合金成分、时效温度及时效时间等条件下β″相的形貌、原子占位情况及微观组织演变规律，了解其形成条件；采用同步辐射原位小角度X射线散射方法（In-situ SAXS）定量研究合金在时效过程β″相的粗化行为，基于LSW模型，结合第一性原理计算β″/基体界面能，理解其粗化机制，并获得生长动力学模型；采用原位TEM观测β″相在形变过程中与位错的交互作用行为，理解其强化机制，并基于OROWAN模型结合In-situ SAXS测试结果，获得与实验结果高度逼近的强化模型。基于这些研究结果可以更好地根据需求调控β″相的析出过程，优化合金的热处理工艺参数，获得更优的力学性能。

本项目以稀土镁合金时效析出过程中的第一个亚稳相为研究对象，采用高分辨透射电镜（HRTEM）和小角X射线散射的方法研究了不同合金成分、时效温度及时效时间等条件小的析出相形貌及微观组织演变规律。（1）根据高分辨电镜观察结果，归纳出亚稳相的长大规律是：初期在基体的(10-10)面形核，并首先在(0001)面上沿<11-20>和<10-10>方向生长，但<11-20>方向的长大速度低于<10-10>方向的速度，因此析出相呈现出椭圆形；这种在(0001)面上形成的椭圆形析出相沿基体的<0001>方向堆垛，形成了三维方向呈凸透镜形貌的析出相。（2）采用同步辐射小角度X射线散射技术，研究了Mg-12Gd合金在时效过程中的析出强化行为，对透射电镜的观察结果进行了补充。合金在175 C时效180 h时析出相回转半径为12.9 nm，随着时效时间延长到360 h析出相长大为13.4 nm，且随着时效时间继续延长析出相尺寸增长速率减慢趋向稳定。通过Guinier拟合曲线，可看出合金在200 C时效30 min就有析出相析出，刚析出时回转半径为2.5 nm，而在225 C时效30 min的析出相回转半径为2.9 nm。