稀土元素Y、Gd與堿土元素Ca對AZ81鎂合金組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂合金是最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度和比剛度高，電磁屏蔽性、減震性和散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，以及優(yōu)異的加工性能和良好的鑄造性能。鎂合金材料已被廣泛應(yīng)用于汽車、通訊和航天等相關(guān)行業(yè)。但是鎂合金的耐熱性較差，高溫強(qiáng)度、蠕變性能較低。耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的主要原因之一，當(dāng)溫度升高時，鎂合金的強(qiáng)度和抗蠕變性能大幅度下降，使它難以作為關(guān)鍵零件(如發(fā)動機(jī)零件)材料在汽車等工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。 本文通過合金制備、微觀分析和力學(xué)性能測試等

2、方法，研究了稀土元素Y、Gd和堿土元素Ca對AZ81鎂合金微觀組織和高溫力學(xué)性能的影響。 研究結(jié)果表明：適量堿土元素Ca和稀土元素Y、Gd能夠明顯細(xì)化AZ81鎂合金的顯微組織，提高合金固溶時效狀態(tài)下的室溫和高溫強(qiáng)度，合金的延伸率也得到提高。AZ81鎂合金中加入0.6％~1.5％Ca(質(zhì)量百分比，下同)后，使AZ81鎂合金的組織明顯細(xì)化，β(Mg17Al12)相減少，并析出粒狀的化合物Al4Ca。經(jīng)固溶時效處理后，隨著堿土元素含量

3、增加，在室溫、150℃和175℃三個溫度下，合金的強(qiáng)度和延伸率基本上呈先升后降的趨勢。當(dāng)Ca含量為1％時，合金的室溫強(qiáng)度和150℃強(qiáng)度同時達(dá)到最大值，分別為224MPa和183MPa，在各溫度下對應(yīng)的延伸率分別是9.2％和11.34％。AZ81鎂合金中加入適量稀土元素Y(2％)和不同含量的堿土元素Ca(0.1％~1％)，經(jīng)固溶時效處理后，隨著堿土元素Ca含量增加，在室溫和150℃下，合金的強(qiáng)度和延伸率基本上呈先升后降的趨勢。當(dāng)復(fù)合含量達(dá)

4、到2.5％(2％Y，0.5％Ca)時強(qiáng)度及延伸率均達(dá)到最好。 對于復(fù)合添加稀土元素Y、Gd的AZ81鎂合金，當(dāng)稀土含量為1％時合金的室溫強(qiáng)度和150℃高溫強(qiáng)度同時達(dá)到最大值，分別為247MPa和234MPa；在175℃和200℃溫度下對應(yīng)的延伸率均達(dá)到最大值，分別為17.28％和23.2％。AZ81鎂合金中復(fù)合加入稀土元素Y、Gd和不同含量的堿土元素Ca經(jīng)過固溶時效處理后，合金的組織和高溫力學(xué)性能均得到不同程度的改善。當(dāng)Y、Gd

5、與Ca復(fù)合含量為2.1％時，合金的室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大230MPa，在175℃時，其伸長率達(dá)到最大24.9％。當(dāng)合金含量大于2.1％時，AZ81鎂合金的機(jī)械性能明顯下降。總而言之，適量復(fù)和添加Y、Gd與Ca后，AZ系鎂合金在室溫和高溫下的強(qiáng)度、延伸率和顯微組織均得到不同程度的改善。 對于Mg-8Al-1Zn-3Ca合金，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r效處理后，組織明顯細(xì)化，β(Mg17Al12)相減少，并析出粒狀的化合物Al4Ca、Al2Ca、A