低成本超高強(qiáng)Mg-Al-Ca-Mn合金顯微組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、目前開(kāi)發(fā)的超高強(qiáng)鎂合金均為高稀土含量的稀土鎂合金，開(kāi)發(fā)低成本不含稀土的超高強(qiáng)鎂合金對(duì)促進(jìn)鎂合金的應(yīng)用有重要意義。本文設(shè)計(jì)了不同Al和Ca含量的Mg-Al-Ca-Mn合金，對(duì)合金進(jìn)行了熔煉鑄造及擠壓變形，觀察了合金的顯微組織、測(cè)試了其力學(xué)性能，研究了合金成分及鑄造擠壓工藝對(duì)合金顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律和機(jī)理，制備了低成本超高強(qiáng)Mg-Al-Ca變形鎂合金。
　　鑄造工藝對(duì)Mg-Al-Ca-Mn合金的顯微組織和力學(xué)性能有顯著影響。不

2、同鑄造工藝改變初始鑄態(tài)組織影響擠壓變形態(tài)合金的組織性能。半連鑄鑄造工藝的冷卻速度顯著高于常規(guī)永久模鑄造，導(dǎo)致水冷鑄造合金的晶粒度小于重力鑄造合金，合金第二相由(Mg,Al)2Ca向Mg2Ca轉(zhuǎn)變，且枝晶間距變小。擠壓變形后，相比永久模鑄造合金，半連鑄鑄造合金再結(jié)晶組織更細(xì)小，未再結(jié)晶區(qū)比例增加，合金強(qiáng)度增加。永久模鑄造得到的擠壓態(tài)Mg-3Al-2.7Ca-0.4Mn合金屈服強(qiáng)度為332MPa，而半連鑄得到的擠壓態(tài)合金屈服強(qiáng)度提升為365

3、MPa。
　　Al、Ca含量對(duì)Mg-Al-Ca-Mn合金顯微組織和力學(xué)性能有顯著影響。Al和Ca總含量為18wt.％時(shí)，合金中第二相的含量大于基體α-Mg，而Al和Ca含量為6wt.%時(shí)，合金呈現(xiàn)典型的枝晶結(jié)構(gòu)，主要相為α-Mg，第二相分布在晶界處。隨Ca/Al比升高，鑄態(tài)合金晶粒度下降，第二相含量增多；擠壓態(tài)合金的再結(jié)晶晶粒度減小，未再結(jié)晶區(qū)比例增加，合金織構(gòu)增強(qiáng)，導(dǎo)致合金強(qiáng)度顯著增加。
　　隨Mn含量的增加，Mg-Al-

4、Ca-Mn合金晶粒度細(xì)化，強(qiáng)度增加，擠壓態(tài)Mg-3Al-2.7Ca-0.4Mn合金的屈服強(qiáng)度比擠壓態(tài)Mg-3Al-2.7Ca合金高40MPa。但是微量Zn添加對(duì)合金的顯微組織和力學(xué)性能無(wú)明顯影響。
　　擠壓變形溫度對(duì)合金性能有顯著影響。隨擠壓溫度降低，合金的再結(jié)晶晶粒更細(xì)小，再結(jié)晶比例降低，合金強(qiáng)度增加。當(dāng)擠壓溫度從350oC降到300oC時(shí)，Mg-2.7Al-3.5Ca-0.4Mn合金的抗拉強(qiáng)度從421MPa增加到454MPa。