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文檔簡介
1、鍶及其中間合金是一種有效的變質(zhì)劑,在鋁硅合金中得到了廣泛的應(yīng)用,在鎂合金中也得到了一定的研究,但是研究不是很系統(tǒng)。含鍶中間合金在鎂合金中的應(yīng)用大多以Al-Sr中間合金的形式,而Mg-Sr中間合金在鎂合金中的應(yīng)用報道很少,并且都是Mg-Sr二元中間合金的形式對鎂合金進(jìn)行變質(zhì)。Mg-Sr二元中間合金的基體晶粒為粗大的樹枝晶,第二相的分布很密集,成分偏析很嚴(yán)重,影響了其變質(zhì)效果。
本實(shí)驗(yàn)在Mg-10Sr中間合金中加入Ca元素,細(xì)
2、化了Mg-10Sr中間合金的枝晶,第二相分布更均勻,大大提高了其變質(zhì)效果。Mg-Zn-Al系合金是一種具有發(fā)展前途的高溫抗蠕變鎂合金,具有較高的高溫性能和較好的鑄造性能并且生產(chǎn)成本很低。但是由于該合金的沖擊韌度很低,抗拉強(qiáng)度也沒有達(dá)到令人滿意的程度,所以限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。所以本實(shí)驗(yàn)選用添加了Ca元素的Mg-10Sr中間合金對ZA125合金進(jìn)行變質(zhì),以達(dá)到提高其綜合力學(xué)性能的目的。研究結(jié)果表明:
由于Ca元素具有抑
3、制α-Mg晶粒生長的作用,隨著Ca含量的增加,中間合金的二次枝晶間距逐漸減小,在Ca的加入量為1.5%時達(dá)到最小值,為8.08μm,比沒加入Ca之前減小了23.2%,細(xì)化效果很明顯。
Mg-10Sr中間合金的顯微組織由α-Mg基體和Mg17Sr2相組成,Mg17Sr2相大多為顆粒狀,少量的為塊狀,隨著Ca元素的增加,中間合金的組織形貌發(fā)生了顯著的變化,存在于晶界處的顆粒狀Mg17Sr2逐漸消失,塊狀的Mg17Sr2逐漸增多
4、,并且出現(xiàn)了Mg2Ca新相;另外,共晶α-Mg中Sr元素的偏析程度增大,當(dāng)Ca含量為1.5%時,共晶α-Mg中Sr元素的偏析比不含Ca的中間合金提高了23.6%。
對Mg-10Sr和Mg-10Sr-1.5Ca中間合金進(jìn)行差熱分析發(fā)現(xiàn),Mg-10Sr中間合金中α-Mg和Mg17Sr2相的熔點(diǎn)分別為624.1℃和591.7℃,加入1.5%Ca之后,α-Mg和Mg17Sr2相的熔點(diǎn)降低,分別為614.1℃和583.1℃,中間合金
5、的熱穩(wěn)定性降低。同時,Mg-10Sr-1.5Ca中間合金中Mg2Ca相的熔點(diǎn)為514.8℃。
由于加入Ca之后共晶α-Mg中Sr元素偏析程度的增大,使得原子態(tài)的Sr含量增多,并且Mg17Sr2相的熱穩(wěn)定性降低,因此中間合金變質(zhì)過程中游離態(tài)的Sr原子含量增多,Mg17Sr2相熔化的時間減少并且Sr原子的擴(kuò)散速度變快。根據(jù)Sr細(xì)化晶粒的機(jī)理可以預(yù)知加入Ca元素之后中間合金的變質(zhì)效果變好。
ZA125高鋅鎂合金中加
6、入Mg-10Sr中間合金進(jìn)行變質(zhì)處理后,合金的相組成為α-Mg基體相,τ-Mg32(Al,Zn)49和Mg51Zn20相;當(dāng)加入含Ca的Mg-10Sr中間合金時,除了α-Mg基體相,τ-Mg32(Al,Zn)49和Mg51Zn20相外,還出現(xiàn)了少量的Ca2Mg6Zn3相。Mg-10Sr-xCa中間合金加入到ZA125高鋅鎂合金中后,合金的顯微組織形貌發(fā)生了很大的變化,晶界處連續(xù)分布的粗大網(wǎng)狀組織逐漸破碎,轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的半連續(xù)狀和長條狀彌散
7、地分布在集體中,層片狀的共晶組織數(shù)量減少。當(dāng)加入Mg-10Sr-1.5Ca中間合金時,出現(xiàn)了灰色的塊狀新相,層片狀的共晶組織含量很少。
隨著中間合金中Ca含量的升高,ZA125高鋅鎂合金合金的常高溫抗拉強(qiáng)度都逐漸提高。當(dāng)中間合金的含Ca量為1.5wt.%時,ZA125合金的常高溫抗拉強(qiáng)度都達(dá)到了最大值,分別為197MPa,170MPa,比加入不含Ca的鎂鍶中間合金分別增加了21.4%和25.9%,同時合金在常溫和高溫下的伸
8、長率也逐漸升高,在1.5%時達(dá)到最大值,分別為2.4%和5.7%,分別提高了85.6%和83.9%。合金的沖擊韌度和布氏硬度也隨著中間合金中含Ca量的增加而逐漸升高,在Ca含量為1.5wt.%時達(dá)到最大值,分別為7.42 J/cm2和67.5HB,比加入不含Ca的鎂鍶中間合金分別提高了44%和29.1%。
通過將Mg-10Sr-xCa中間合金加入到ZA125合金進(jìn)行變質(zhì)處理,合金的各項(xiàng)性能得到了顯著的提升,也驗(yàn)證了Mg-1
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