準(zhǔn)晶增強AM60鎂合金的研究.pdf

1、1984年，在Al-Mn體系中，在快速凝固的條件下人類首次發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶，準(zhǔn)晶從此走進研究學(xué)者的視野，并且在其他的諸多體系中同樣證明準(zhǔn)晶的存在。準(zhǔn)晶的非周期性，表現(xiàn)出非常特別的性能，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，準(zhǔn)晶體增強后的材料，性能更加滿足其工業(yè)上的應(yīng)用要求。
　　鎂合金因為其自身的低密度和高比強度性質(zhì)，在諸多行業(yè)中作用巨大。鎂合金近些年在汽車行業(yè)的應(yīng)用備受關(guān)注，但和鋁合金相比，鎂合金因為其機械性能比較低及不耐腐蝕等缺點，嚴重阻礙了鎂合金在

2、實際生產(chǎn)中的使用，只有部分擠壓鑄造的鎂合金性能可滿足汽車行業(yè)指標(biāo)。
　　AM60鎂合金是常見的一種工業(yè)應(yīng)用材料，較AZ91系列鎂合金而言，AM60具有更優(yōu)良的延展性，但強度相對比較低。目前人們對AM60組織及性能的認識與研究還比較薄弱。AM60鎂合金的多項性能目前還滿足不了汽車輪轂零件相關(guān)指標(biāo)的嚴格要求，在此背景下，提高其性能的相關(guān)研究工作就顯得尤為重要。準(zhǔn)晶以優(yōu)良的特征，吸引了眾多研究學(xué)者的目光，準(zhǔn)晶增強AM60鎂合金的研究為其

3、應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域。本研究試圖通過利用準(zhǔn)晶的特征來增強AM60鎂合金。研究內(nèi)容主要包括三個板塊:
　　第一板塊，控制一定的熔煉溫度，用重力澆注的方式，首先制備出Mg-Zn-Y三元準(zhǔn)晶中間合金。采用OM觀察、SEM技術(shù)、EDS、以及XRD技術(shù)等測試，對試驗制備的準(zhǔn)晶中間合金進行組織形貌觀察、成分鑒定、物相檢測、物相分布的研究，以及準(zhǔn)晶基體合金的強化效果，即對組織和性能的影響。
　　少量Y原子使初生的物相α-Mg+MgxZny向

4、準(zhǔn)晶相轉(zhuǎn)變，生成的準(zhǔn)晶相為Mg42Zn50Y8，呈現(xiàn)四、五、六花瓣樣的結(jié)構(gòu)形貌，且不含“花蕊”。Mg7Zn3相和Mg42Zn50Y8準(zhǔn)晶相兩者之間交替形成“菌”狀結(jié)構(gòu)，該現(xiàn)象說明體系中有共晶組織存在。加一定量Mg42Zn50Y8準(zhǔn)晶中間合金到AM60中，能夠改變基體晶粒的形成與長大過程，起晶粒細化作用，在一定范圍內(nèi)，隨著準(zhǔn)晶量的增加，晶粒尺寸逐步減小。準(zhǔn)晶中間合金使得AM60硬度由原來的54HB增加到74.5HB，拉伸強度由165MPa

5、增加到204MPa，屈服強度由75MPa增加到100MPa，合金的伸長率沒有明顯的變化。
　　第二板塊，采用常溫重力澆注方法，制備Mg-Zn-Y-Mn四元準(zhǔn)晶中間合金，并用該準(zhǔn)晶中間合金對AM60鎂合金進行強化，同時研究非金屬元素Si對AM60鎂合金組織性能的影響，確定最佳成分比例，將準(zhǔn)晶中間合金與Si復(fù)合強化基體鎂合金。
　　MZYM準(zhǔn)晶中間合金主要為:Mg40Zn46Y9M5準(zhǔn)晶相、α-Mg基體、Mg7Zn3相和α-Zn

6、相。Mg7Zn3和準(zhǔn)晶相也交替形成“菌”狀結(jié)構(gòu)，形成共晶組織。Mn含量的增加，使Mg-Zn-Y-Mn準(zhǔn)晶中間合金中“菌”狀結(jié)構(gòu)向五花瓣狀轉(zhuǎn)變，最終向帶有球狀“花蕊”的五花瓣狀轉(zhuǎn)變。Mg-Zn-Y-Mn準(zhǔn)晶改變基體晶粒的形成與長大過程，起到晶粒細化和彌散強化作用，使得AM60硬度由原來的54HB增加到74HB，拉伸強度由165MPa增加到205MPa，屈服強度由75MPa增加到117MPa，伸長率由原來的6.5％最多升高至7.9％。

7、>　　常規(guī)鑄造制備Si增強的AM60鎂合金材料，形成Mg2Si增強相，Si外加量為1.0％時，Mg2Si主要為樹枝狀、棒狀或者不規(guī)則的塊狀，體系中Si的含量繼續(xù)增添，當(dāng)百分含量超過1.5時，過多的非金屬元素Si，發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，使Mg2Si出現(xiàn)粗化。合金體系中添加Si在一定程度上能夠提高合金材料的硬度及強度，但對伸長率的影響效果甚微。
　　通過同時添加8％MZYM準(zhǔn)晶中間合金和1.0％Si到AM60鎂合金中，AM60鎂合金的硬度由原

8、來的54HB增加到77HB，拉伸強度由原來165MPa增加到212MPa，屈服強度由原來的75MPa增加到119MPa，伸長率變化不大。
　　第三板塊，不僅研究Mg-Zn-Y-Mn四元準(zhǔn)晶中間合金對AM69鎂合金的影響，同時研究非金屬元素Se對AM60鎂合金的影響，確定兩者的最佳復(fù)合比例，將準(zhǔn)晶中間合金與Se復(fù)合強化基體鎂合金。采用常規(guī)鑄造制備Se增強的AM60鎂合金材料，形成AlxSey增強相，Se對Mg17Al12相的析出過程