Mg-4Al-RE-Ca-Si耐熱鎂合金的組織與性能.pdf

1、在閱讀分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文以AE41合金為基礎(chǔ)，通過Ca、Si元素的微合金化以及用無釹的LPC稀土(鑭鐠鈰混合稀土金屬)替代稀土Di(釹鐠混合稀土金屬)，以獲得常溫力學(xué)性能相當(dāng)于和150<'。>C～175<'。>C耐熱性能優(yōu)于AF42的廉價鎂合金。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜議、X射線衍射分析儀等對合金的微觀組織進(jìn)行了分析，并用萬能材料實驗機(jī)和高溫布氏硬度計測試了合金的室溫及高溫拉伸性能和高溫抗蠕變能力，得出下列重要結(jié)

2、論。 1.Ca能夠細(xì)化合金的組織，使AE41合金的組織由樹枝晶趨向等軸晶轉(zhuǎn)變，并在合金組織中形成骨骼狀的Al<,2>Ca相和短桿狀的A1<,2>Di相，前者主要分布在晶界區(qū)域，后者同時存在于晶內(nèi)和晶界。AE41合金通過Ca微合金化后，其拉伸性能與AE42合金相近，蠕變性能優(yōu)于AF42。Ca能夠改善合金的高溫性能尤其是高溫蠕變性能是因為：較為均勻地分布在晶界區(qū)域的A1<,2>Ca相和AI<,2>Di相，具有良好的熱穩(wěn)定性，高溫蠕變

3、過程中其形貌未發(fā)生顯著變化；而AE42合金中針狀的Al<,11>Di<,3>相主要分布在晶界，并有“團(tuán)簇”聚集趨勢，高溫蠕變過程中，Al<,11>Di<,3>相會部分分解成短桿狀的Al<,2>Di相，使其150<'。>C以上的性能特別是蠕變性能降低。 2．Ca加入AE41合金后，組織中形成的骨骼狀A(yù)l<,2>Ca相較粗大，加入Si進(jìn)一步合金化后，合金中的析出相形貌得到改善，主要為沿晶界分布的短片狀析出物和晶內(nèi)分布的短桿狀析出相，

4、這兩種相在鎂基體上分布均勻且尺寸細(xì)小，使合金高溫拉伸性能和蠕變性能得到了進(jìn)一步的改善。 3．以鑭鐠鈰混合稀土取代合金中的釹鐠混合稀土后，合金的高溫拉伸性能和蠕變性能略有下降，但是仍好于AE42合金。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因主要是稀土元素Nd在鎂基體中有一定的固溶度，可以起到一定的固溶強(qiáng)化作用，對基體強(qiáng)度低的鎂合金來說，這種強(qiáng)化作用很重要；此外，含釹鐠混合稀土的鎂合金的析出相相對更為細(xì)小彌散，強(qiáng)化作用更好。 4．壓入蠕變時，合金

5、中裂紋往往出現(xiàn)在亞表層并與表面呈45°左右的位置。這種現(xiàn)象與壓頭下的應(yīng)力分布有關(guān)，可以用球形壓頭下的Hertz線以及Rice模型來解釋。裂紋的形成與晶界的運(yùn)動密切相關(guān)。蠕變過程中塞積在晶界前的位錯群力求獲得松弛，故沿晶界便產(chǎn)生空位流流向要攀移的位錯。位錯攀移后，沿晶界的位錯分布變得更均勻，有利于晶界的移動，隨著溫度的升高，晶界的滑動也變得更加突出。晶界滑動和移動的交替進(jìn)行，結(jié)果導(dǎo)致組織中的三晶界交點(diǎn)的運(yùn)動。這種運(yùn)動往往造成較大的應(yīng)力集中