旋轉(zhuǎn)磁場及稀土復(fù)合作用下鎂合金組織性能變化規(guī)律的研究.pdf

1、鎂合金作為一種綠色環(huán)保合金，有著高的比強(qiáng)度和比剛度，是21世紀(jì)最重要的輕質(zhì)高強(qiáng)度材料之一。但鎂合金自身的強(qiáng)度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用。 隨著航空、汽車、國防、電子工業(yè)的開發(fā)和進(jìn)展，現(xiàn)有鎂合金已難以滿足某些特殊的要求，迫切需要開發(fā)各種新型的高性能鎂合金。因此，積極探索改善鎂合金的力學(xué)性能和成形性能的途徑，對于推動鎂合金材料的應(yīng)用并發(fā)揮其性能優(yōu)勢具有重要意義。 本文以目前應(yīng)用最廣泛的AZ91D合金為

2、研究對象，在其凝固過程中添加稀土元素并施加旋轉(zhuǎn)磁場處理，研究該復(fù)合作用下AZ91D鎂合金微觀組織、力學(xué)性能及耐腐蝕性能的變化規(guī)律。 利用金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析和X射線衍射等手段分析了合金的微觀組織，結(jié)果表明，旋轉(zhuǎn)磁場和稀土的添加使得AZ91D合金的組織顯著細(xì)化。在本試驗(yàn)條件下，當(dāng)RE的含量為0.7％，勵磁電壓為80V，磁場作用時間為3min時，合金組織中晶粒尺寸最小，且α-Mg晶粒大小的均勻化程度顯著提高。此外，在兩者復(fù)

3、合作用下，β-Mg17Al12相由大塊骨骼狀變?yōu)閿嚅_呈小塊彌散分布，合金中有針狀新相Al11RE3生成，且Al、Zn元素在晶界上的分布略有減少，在晶內(nèi)分布略有增加。晶粒細(xì)化機(jī)理是在劇烈的攪拌作用下，溫度場和溶質(zhì)場的分布更加均勻，一方面增加了形核率，另一方面也提高了RE對晶粒生長的抑制作用。 拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度測試結(jié)果表明，旋轉(zhuǎn)磁場和稀土的添加能顯著提高AZ91D合金的硬度和抗拉強(qiáng)度，延伸率雖有提高，但其絕對值偏低。隨著稀土含量、勵磁

4、電壓和磁場作用時間的增大，合金的宏觀硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率都呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。 旋轉(zhuǎn)磁場和RE的復(fù)合作用使得AZ91D合金的斷裂機(jī)制從解理斷裂變?yōu)闇?zhǔn)解理斷裂。合金力學(xué)性能得到提高的原因主要是細(xì)晶強(qiáng)化及金屬間化合物的尺寸、形狀和分布方面的變化，其中細(xì)晶強(qiáng)化起主導(dǎo)作用。 使用極化曲線和失重法，研究了合金在3.5％NaCl溶液中的腐蝕規(guī)律和腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明，旋轉(zhuǎn)磁場和RE復(fù)合作用對AZ91D合金的耐蝕性有一定的改善作