Ca、Sr對(duì)Mg-Al基合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金以其資源豐富、密度低、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性和電磁屏蔽性好，而且易回收利用等優(yōu)點(diǎn)在汽車、電子產(chǎn)品和航空航天等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為克服鎂合金強(qiáng)度低和塑性變形能力差的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)變形鎂合金材料成為高性能鎂合金研究的一個(gè)重要方向。而在合金中添加強(qiáng)化合金元素則是提高變形鎂合金工藝性能以及開(kāi)發(fā)高性能變形鎂合金的重要手段。本文通過(guò)在鎂合金中添加Ca、Sr兩種元素，運(yùn)用光學(xué)金相分析(OM)，掃描電鏡(SEM)，能譜分析(EDAX)，X射線衍

2、射分析(XRD)及等離子耦合光譜(ICP)等多種分析和測(cè)試手段，較系統(tǒng)和深入地研究了上述合金元素對(duì)Mg-3Al和AZ31合金組織和力學(xué)性能的影響及其作用機(jī)理。同時(shí)還研究了熱處理對(duì)上述鎂合金組織和力學(xué)性能的影響。 研究表明，Mg-3Al合金由α-Mg枝晶和少量主要分布于枝晶間的β-Mg<,17>Al<,12>第二相構(gòu)成，而少量Ca、Sr的加入沒(méi)有明顯改變合金的組織形貌，但對(duì)Mg-3Al的鑄態(tài)組織有顯著細(xì)化作用。Ca在加入后生成了A

3、<,12>Ca相，該相改變了β相的形貌和分布，提高了合金的強(qiáng)度但降低了塑性。少量Sr在加入合金后生成了Al<,4>Sr相，而加入0.75wt％的Sr的合金中開(kāi)始出現(xiàn)層片狀的Al<,3>Mg<,13>Sr相。上述第二相主要分布于晶粒邊界及枝晶間隙，其細(xì)化作用主要來(lái)自對(duì)晶粒生長(zhǎng)的抑制。 研究表明，在Mg-3Al基體中加入0.5wt％的Ca元素可以獲得最好的細(xì)化效果和力學(xué)性能。而在加入0.75wt％的Sr的合金中也得到了最好的細(xì)化效果

4、，且其細(xì)化效果優(yōu)于加入Ca的合金，但最好的力學(xué)性能出現(xiàn)在加入了1.0wt％Sr的合金中。 適量加入Ca、Sr可以顯著提高M(jìn)g-3Al基合金擠壓態(tài)、軋制態(tài)和退火態(tài)的室溫強(qiáng)度，加入過(guò)量的Ca或Sr后，在合金組織中生成的A<,12>Ca相或Al<,3>Mg<,13>Sr、Al<,4>Sr等顆粒相會(huì)明顯增大，不但降低了其對(duì)晶粒細(xì)化的效果，同時(shí)也會(huì)使合金的強(qiáng)度和塑性下降。 擠壓加工后Mg-3Al和AZ31合金基本都完成了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶

5、。晶粒尺寸比鑄態(tài)明顯減小，具有較高的強(qiáng)度和較好地塑性，綜合力學(xué)性能得到比較全面地改善。將擠壓態(tài)合金經(jīng)過(guò)軋制處理后存在較明顯的加工硬化，其組織由大量不規(guī)則變形的晶粒和孿晶組成，強(qiáng)度得到大幅度的提高，但延伸率則有所降低。為消除加工硬化現(xiàn)象，本文采用了不同溫度對(duì)合金進(jìn)行退火處理，在降低合金強(qiáng)度的同時(shí)，可以提高合金的延伸率。不同溫度下退火lh的研究結(jié)果表明，本文各合金在200～250℃時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)再結(jié)晶，低于200℃時(shí)(150℃)產(chǎn)生去應(yīng)力回復(fù)；