稀土Y對(duì)ZK31鎂合金鑄態(tài)和均勻化組織與性能的影響.pdf

1、稀土元素在鎂合金中具有一些獨(dú)特的作用,利用稀土來(lái)改性變形鎂合金正在成為鎂合金研究的熱點(diǎn)之一。然而,稀土的加入將會(huì)引起變形鎂合金凝固組織的變化,勢(shì)必對(duì)鎂合金的熱變形加工過(guò)程產(chǎn)生重要影響。本課題在ZK31鎂合金中加入不同量的稀土元素Y,研究了稀土Y對(duì)合金凝固組織和性能的影響規(guī)律和影響機(jī)理,研究了稀土Y對(duì)均勻化組織和性能影響趨勢(shì)及其原因,旨在為變形稀土鎂合金的熱變形加工工藝的確定提供參考,為變形鎂合金的稀土合金化的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用提供依據(jù)。

2、r>　　本課題使用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射、透射電子顯微鏡、能譜儀等分析手段對(duì)合金的相組成及微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,稀土元素Y的加入能夠有效地細(xì)化鑄態(tài)晶粒,當(dāng)Y的加入量為0.5％時(shí),細(xì)化晶粒的效果最明顯。ZK31鎂合金的基本組織為α-Mg相,有少量的MgZn2相,晶界不明顯;加入Y后,晶界處出現(xiàn)魚(yú)骨狀的化合物與α-Mg的共晶體,化合物相大部分為Mg3Y2Zn3,且隨著稀土加入量的增加,共晶體的數(shù)量增加。當(dāng)Y的加入

3、量為0.5%時(shí),合金中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶相(Mg3YZn6)。鑄態(tài)合金經(jīng)均勻化處理后,晶粒的尺寸都有所增大,不加Y的合金,晶界處的共晶體分解,晶界變得更加不明顯;加Y的合金,共晶體的數(shù)量雖然有所減少,但在晶界處仍然大量殘留。另外,加Y的合金均勻化處理后,晶粒內(nèi)部都會(huì)出現(xiàn)彌散分布的第二相。
　　利用維氏硬度計(jì)、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)合金的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,均勻化處理后,硬度值會(huì)下降,但含Y的合金,其硬度要明顯高于不含Y的合金。且成分相同的

4、合金,保溫溫度越高,保溫時(shí)間越長(zhǎng),硬度值越低。鎂合金加入Y后,鑄態(tài)合金的機(jī)械性能會(huì)變差,在實(shí)驗(yàn)的Y加入量范圍內(nèi),合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別從不加Y的238.1Mpa和12.2%,下降到Y(jié)加入量為2.0%時(shí)的183.7MPa和3.6%。同樣,均勻化處理后的室溫拉伸結(jié)果也顯示,合金的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為209.1MPa和11.1%,下降到160.0MPa和8.0%。合金加入Y后在鑄態(tài)組織中形成的共晶體和均勻化處理后未分解的共晶化合

5、物,在拉伸的過(guò)程中會(huì)作為裂紋源,使合金的斷裂方式由穿晶斷裂向沿晶斷裂轉(zhuǎn)變。合金均勻化處理后的高溫拉伸結(jié)果表明,隨著稀土Y加入量的增加,抗拉強(qiáng)度升高,斷裂伸長(zhǎng)率總體上也提高。未加入Y的合金,其高溫抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為44.4MPa和36.1%,稀土的加入量為2.0%時(shí),其強(qiáng)度最高,為68.5MPa;Y的加入量為1.5%時(shí),韌性最好,斷裂伸長(zhǎng)率為139.6%。合金中尚未在均勻化過(guò)程中分解的金屬化合物相,以及晶粒內(nèi)部析出的第二相對(duì)合金起