Al-,4-C-,3-和Ce、Ca、Sr對(duì)AZ91D合金組織與性能影響.pdf

1、鎂合金具有密度小，電子屏蔽能力強(qiáng)，阻尼減震性能好，機(jī)械加工方便，使其在汽車、電子、航空等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但鎂合金的應(yīng)用遠(yuǎn)不及其它主要金屬材料，造成這種現(xiàn)狀的主要原因在于鎂合金材料自身的強(qiáng)度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等原因。因此，通過晶粒細(xì)化的方法，積極探索改善鎂合金的力學(xué)性能和成形性能的途徑，對(duì)于推動(dòng)鎂合金材料的應(yīng)用并發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)具有重要意義。本文以目前應(yīng)用最廣泛的AZ91D合金為研究對(duì)象，單獨(dú)添加Al<,4>C<,

2、3>顆粒和復(fù)合添加Al<,4>C<,3>和Ce、Ca、Sr，研究其對(duì)AZ91D合金顯微組織細(xì)化作用及對(duì)力學(xué)性能和腐蝕性能的影響。 利用金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析和XRD衍射等手段分析了合金的微觀組織，結(jié)果表明，Al<,4>C<,3>和Ce、Ca、Sr的添加使得AZ91D合金的組織顯著細(xì)化。在本試驗(yàn)條件下，單獨(dú)加入1.2wt％Al<,4>C<,3>，合金晶粒尺寸最小。當(dāng)Al<,4>C<,3>含量為0.6wt％，Ce、Ca、Sr

3、的含量分別為0.2wt％、0.2wt％、0.1wt％時(shí)，復(fù)合添加對(duì)AZ91D合金的晶粒細(xì)化效果最好，且Al<,4>C<,3>和Ce的復(fù)合添加產(chǎn)生新相Al<,4>Ce。Al<,4>C<,3>的加入使得AZ91D合金的共晶組織形貌發(fā)生明顯改變，由骨骼狀的β相完全離異共晶組織和α+β共生生長(zhǎng)層片狀組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉涓C狀的α+β部分離異共晶。與此相反，Ce、Ca、Sr的加入抑制了這種部分離異共晶傾向。固溶處理可使晶界處的β-Mg<,17>Al<,12

4、>相分解并溶入到α-Mg基體中，再經(jīng)時(shí)效處理后，β-Mg<,17>Al<,12>相又從α-Mg基體中析出，而其析出量隨著Al<,4>C<,3>顆粒和合金元素的添加有所不同。由DTA分析可知，Al<,4>C<,3>或Al<,4>C<,3>與Ce、Ca、Sr的添加，使得AZ91D合金的在較小的過冷度就能得到細(xì)晶組織。 拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度測(cè)試結(jié)果表明，在T6條件下，Al<,4>C<,3>和Ce、Ca、Sr的添加能顯著提高AZ91D合金的硬

5、度和抗拉強(qiáng)度，延伸率雖有提高，但其絕對(duì)值偏低。Al<,4>C<,3>的加入使得AZ91D合金的斷裂機(jī)制從解理斷裂變?yōu)闇?zhǔn)解理斷裂。強(qiáng)韌化機(jī)制為細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和第二相析出強(qiáng)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，Al<,4>C<,3>和Ce對(duì)AZ91D合金的耐蝕性有較強(qiáng)的改善作用，而堿土元素Ca、Sr的加入惡化了合金的耐腐蝕性能。腐蝕機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，顯