Einfluss der Wärmebehandlung auf die Mikrostrukturentwicklung und die Verstärkungs- und Zähigkeitseigenschaften einer hochfesten Mg-Gd-Y-Zn-Zr-Legierung, die durch Drahtbogen-Additive-Fertigung hergestellt wurde

Die Mg-Gd-Y-Zn-Zr-Legierung ist ein wichtiges Leichtbaumaterial im Luft- und Raumfahrtbereich. Die Drahtbogen-Additive-Fertigung (WAAM) bietet einen neuen Weg zur Herstellung großer Mg-Legierungskomponenten. Hier wurde eine Mg-8Gd-4Y–1Zn-0.5Zr (Gew.%) Legierung unter Verwendung von WAAM basierend auf dem kalten Metalltransfer (CMT)-Prozess hergestellt. Anschließend wurde eine kurzfristige Festlösung + Alterungsbehandlung entworfen, um die Mikrostruktur anzupassen. Im hergestellten Zustand bestand die Mikrostruktur hauptsächlich aus feinem α-Mg, einem Netzwerk aus (Mg,Zn)3(Gd,Y)-Eutektikum und lamellarem γ′-Basisniederschlag. Nach einer kurzen Festlösung bei 500 °C für 1 h löste sich die Eutektikumphase schnell auf, die langperiodisch gestapelte, geordnete (LPSO) Phase bildete sich und die feinen Körner blieben erhalten. Aufgrund der guten Verformungskapazität der feinen Körner und der Biegeverformungskapazität der LPSO-Phase wurde die Zähigkeit signifikant von 5.2 ± 0.4% auf 15.5 ± 1.1% verbessert. Nach einer weiteren künstlichen Alterung bei 200 °C über 64 h bildeten sich dichte β′ prismatische Niederschläge. Dank der synergistischen Verstärkung der feinen Körner und der β′ prismatischen Niederschläge wurde eine Streckgrenze von 242 ± 4 MPa erreicht. Allerdings wurde die Biegeverformung der LPSO-Phase gehemmt, was zu einem drastischen Rückgang der Zähigkeit auf 6.1 ± 0.5% führte. Insgesamt kann die Kombination aus Stärke und Zähigkeit der CMT-basierten WAAM-bearbeiteten Mg-Gd-Y-Zn-Zr-Legierung unter einem optimierten Wärmebehandlungsregime besser sein als die der gegossenen Mg-Gd-Y-Zn-Zr-Legierungen mit ähnlichen Gehalten an Gd- und Y-Elementen. Diese Arbeit kann zur weiteren Leistungsoptimierung für WAAM-bearbeitete Mg-Gd-Y-Zn-Zr-Legierungen beitragen.