【摘 要】
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镁合金具有密度小、比强度和比刚度大等优异性能。但是一般镁合金耐蚀性能差、高温强度较低以及塑性变形能力较差,这大大限制了其应用范围。Mg-Gd系合金高温力学性能优异,在Mg-Gd合金中再加入Zn元素,还可形成具有14H结构的X相、二十面体准晶I相、W相、F相和Z相等三元化合物,为进一步改善镁基合金性能提供了更多可能性。Mg-Zn-Gd系300℃的固态相平衡对于合金成分及制备和热处理工艺设计至关重要,
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镁合金具有密度小、比强度和比刚度大等优异性能。但是一般镁合金耐蚀性能差、高温强度较低以及塑性变形能力较差,这大大限制了其应用范围。Mg-Gd系合金高温力学性能优异,在Mg-Gd合金中再加入Zn元素,还可形成具有14H结构的X相、二十面体准晶I相、W相、F相和Z相等三元化合物,为进一步改善镁基合金性能提供了更多可能性。Mg-Zn-Gd系300℃的固态相平衡对于合金成分及制备和热处理工艺设计至关重要,但此温度下相关系较为复杂,研究仍不够完善。准晶I相300℃时是否为热力学稳定相、各三元化合物能否与镁基固溶体平衡等研究存在着较大的分歧。因此,本实验采用扩散偶法与平衡合金法相结合,利用SEM、TEM、EPMA、XRD和DSC对Mg-Zn-Gd系300℃的相平衡关系和平衡相成分进行了研究。得到以下结论:（1）在Mg-Zn-Gd三元系中,二十面体准晶I相、14H结构的X相、面心立方结构的W相和F相、以及六方结构的Z相都为热力学稳定相。其中准晶I相、W相和X相在300℃时能够与镁基固溶体α-Mg平衡共存;而三元化合物F相和Z相则不与镁基固溶体平衡。（2）Mg-Zn-Gd系300℃等温截面相图的富Mg角存在着三个三相区。随Gd含量的增加依次为:α-Mg相+Mg2Zn3相+I相、α-Mg相+I相+W相、α-Mg相+W相+X相。300℃时以下化合物之间也存在着相平衡关系:F相与W相、F相与I相、I相与MgZn2相、I相与Mg2Zn11相、W相与GdZn2相、W相与GdZn3相、F相与GdZn3相。（3）300℃时,元素Gd在二元化合物Mg2Zn3相的固溶,使得Mg2Zn3相区从Mg-Zn侧向三元系延伸,在三元系中形成了在Mg-Zn二元系中并不能存在的α-Mg相与Mg2Zn3相间的相平衡。Mg元素在二元化合物GdZn3中的固溶度可达10.8 at.%。（4）在Mg91Zn7Gd2合金中,324.4℃时发生了从I相到F相的相转变。在Mg91Zn7Gd2合金中,从300℃到400℃过程中,I相消失,Z相形成。
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