Ca、Sb對AZ91鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、本文以AZ91鎂合金為基礎合金,以Ca、Sb為合金化元素,采用真空電阻熔煉爐制備了9種不同成分的合金,利用 Axiovert40MAT金相顯微及TESCAN VEGAⅡ掃描電子顯微鏡觀察合金的顯微組織,使用Oxford能量色散X射線譜儀(EDS)對合金進行微區(qū)成分分析,運用X射線熒光光譜儀以及ICP分析了合金的成分,通過2500PC型X射線衍射儀(XRD)分析合金的相組成,利用維氏顯微硬度計測及拉伸性能表征材料的力學性能。通過研究合金在

2、各種狀態(tài)下的顯微組織和力學性能,獲得了Ca、Sb元素的最佳添加量,使用合適的熱處理工藝改善了合金的綜合性能,并研究了Ca、Sb元素添加及熱處理對合金中第二相的析出行為的影響。本研究表明：
　?、臕Z91合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12以及少量含Mn相組成,加入2％的Ca,合金中生成了Al4Ca相和少量的Mg2Ca相;在AZ91-2Ca鎂合金中加入不同含量的Sb(0.1,0.4,0.7,1.0),在合金中生成了Ca2Sb新相

3、, Ca2Sb相包裹在Al4Ca相外層生長形成復合的合金相。在AZ91-0.4Sb-xCa(x=0.5,1.0,1.5)鎂合金中除了存在Al4Ca、Mg2Ca、Ca2Sb及少量含Mn相外,還生成了少量的Mg3Sb2相;合金中的Mg17Al12數(shù)量隨Ca含量增加而減少,Al4Ca數(shù)量隨Ca增加而增多,且逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)分布。
　?、畦T態(tài)AZ91-2Ca-xSb(x=0,0.1,0.4,0.7,1.0)合金中,Sb含量為0.4％合金的二

4、次枝晶間距(DAS)最小并具有最佳的抗拉強度,Sb元素改善了Al4Ca與Mg17Al12相的形貌以及分布。在AZ91-0.4Sb-xCa(x=0.5,1.0,1.5)合金的顯微組織隨Ca含量的增加而逐漸細化。
　　⑶經(jīng)熱擠壓后,AZ91鎂合金力學性能隨2％Ca加入而出現(xiàn)下降,在Sb含量為0.4％獲得了最高的屈服強度,隨后再次因Sb含量增加而出現(xiàn)下降,但AZ91鎂合金的綜合力學性能最佳。擠壓態(tài)AZ91-0.4Sb-xCa(x=0.5

5、,1.0,1.5)合金的力學性能隨Ca含量呈先增后減的規(guī)律,并在Ca含量為1％是取得最大值,合金的抗拉強度與屈服強度分別為329MPa與219MPa。
　?、冉?jīng)420℃×20h固溶處理后,AZ91與AZ91-2Ca-xSb(x=0,0.1,0.4,0.7,1.0)合合金延伸率大幅提升,AZ91-2Ca合金具有最佳的力學性能。經(jīng)400℃×20h固溶處理后,AZ91-0.4Sb-xCa(x=0.5,1.0,1.5)合金力學性能相對擠壓

6、態(tài)合金出現(xiàn)顯著下降,但力學性能隨Ca含量增加而上升,延伸率在Ca含量為1.5％時下降。
　?、稍?00℃×72h下時效,合金的力學性能相對于擠壓態(tài)都出現(xiàn)小幅上升, AZ91-2Ca-0.4Sb合金獲得最高的屈服強度。AZ91-0.4Sb-xCa(x=0.5,1.0,1.5)合金在200℃×48h條件下進行時效,合金的力學性能都顯著提升,AZ91-0.4Sb-0.5Ca合金的抗拉強度達到最大373MPa, AZ91-0.4Sb-Ca