精煉劑中g(shù)dcl3含量對(duì)gw103k鎂合金性能的影響

1、J a n ．2 0 1 0V 0 1 ．5 9 N o ．1鑄 造F O U N D R Y· 一， ·精煉劑中G d C l 3 含量對(duì)G W l 0 3 K 鎂合金性能的影響鄭韞”，吳國(guó)華Ⅵ，侯正全3 ，陳斌3 ，王其龍1 ”，丁文江1 ’2( 1 ．上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心，上海2 0 0 2 4 0 ；2 ．上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海2 0 0 2 4 0 ；3 ．上海

2、航天精密機(jī)械研究所。上海2 0 1 6 0 0 )摘要：采用自行開(kāi)發(fā)J D R J + G d C I ，精煉劑對(duì)稀土鎂合金G W l 0 3 K 進(jìn)行精煉。研究了G d C I ，添加量對(duì)鎂合金G W l 0 3 K 的G d 損耗率、除雜效果、力學(xué)性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能以及鑄造流動(dòng)性等性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)G d C I ，添加量為2 ．5 ％時(shí)，精煉效果最好，試樣的綜合性能最佳；而過(guò)多添；鈿G d C I ，，則會(huì)在熔體中

3、產(chǎn)生熔劑夾雜，反而降低了合金的綜合性能。關(guān)鍵詞：稀土鎂合金；G w l 0 3 K ；G d C l 3 ；精煉劑中圖分類號(hào)：T G l 4 6 ．T 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1 0 0 1 - 4 9 7 7 ( 2 0 1 0 ) 0 l 一0 0 0 7 —0 5E f f e c t s o fG d C l 3 C o n t e n t i nR e f i n i n gF l u xo nP r o p e r t

4、 i e so fG W 10 3 K M a g n e s i u m A l l o yZ H E N G Y u n l 一，W UG u o —h u a l ，2 ，H O UZ h e n g - q u a n 3 ，C H E NB i n 3 ，W A N G Q i - l o n 9 1 一，D I N GW e n - j i a n 9 1 ·2( 1 ．N a t i o n a lE n g i

5、 n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e r o fL i g h tA l l o yN e t F o r m i n g ，S h a n g h a iJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，S h a n g h a i2 0 0 2 4 0 ，C h i n a ；2 ．S t a t eK e y L a b o r a t o r yo fM e t a

6、 lM a t r i xC o m p o s i t e s ，S h a n g h a iJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，S h a n g h a i2 0 0 2 4 0 ，C h i n a ；3 ．S h a n g h a iS p a c eF l i g h tP r e c i s i o nM a c h i n e r y R e s e a r c hI n s t

7、i t u t e ，S h a n g h a i2 0 1 6 0 0 ，C h i n a )A b s t r a c t ：T h e r a r ee a r t hc h l o r i d ew a sa d d e d i n t ot h es e l f ．d e v e l o p e dr e f i n i n gf l u xJ D R J ．w h i c h w a su s e dt or e f i

8、 n e t h eR E m a g n e s i u ma l l o yG W l 0 3 K ．T h ee f f e c to fG d C l 3a d d i t i o no nt h eG dI O S Sr a t e ，i m p u r i t y c l e a n i n ge f f e c t ，m e c h a n i c a lp r o p e r t y ，c o r r o s i o n

9、r e s i s t a n c e ，f a t i g u e r e s i s t a n c e ，a n dc a s t i n gf l u i d i t yo fm a g n e s i u ma l l o yG W 10 3 Kw e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t s i n d i c a t et h a tw h e nt h ea d d i

10、 t i o no fG d C l 3 w a s2 ．5 ％，t h ec o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e so ft h er e f i n e ds a m p l e sw e r e t h eb e s t ，h o w e v e r ，w h e nt h ea d d i t i o no f G d C l 3 w a se x c e s s i v e ，t

11、h e f l u xi n c l u s i o nw a sp r o d u c e di nt h ea l l o y m e l t 。w h i c hd e c r e a s e d t h ec o m p r e h e n s i v e p r o p e r t i e so ft h eR E m a g n e s i u m a l l o y ．K e y w D r d s ：R E m a g

12、n e s i u ma l l o y ；G W l 0 3 K ；G d C l 3 ：r e f i n i n gf l u x鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天及通訊等領(lǐng)域【l - 4 ] 。其中稀土鎂合金由于具有高溫耐熱、高強(qiáng)高韌等優(yōu)良性能而又進(jìn)一步得到廣泛關(guān)注和研究1 5 - 7 ] 。但是稀土鎂合金的凈化卻成了難題，因?yàn)槠胀ㄦV合金熔劑如R J ．2 ，J D I

13、k , U 等，含有大量的M g C l 2 ，會(huì)與活潑的稀土元素發(fā)生下列反應(yīng)陶：M g C l 2 + R E - - * R E C l 3 + M g這樣一來(lái)，會(huì)導(dǎo)致合金中稀土的大量損耗[ 9 - ”】。高洪濤等舊采用由上海交大自行開(kāi)發(fā)的熔劑J D M J 與C e C I ，混合的方法進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較好的效果。在借鑒各種試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，采用自行開(kāi)發(fā)的精煉劑J D R J + G d C l 3 X f f G W l 0 3

14、 K ( M g - 1 0 G d ．3 Y ．0 ．5 Z r ) 稀土鎂合金進(jìn)行研究，明確G d C I ，添加量對(duì)熔劑精煉效果的影響，使熔劑達(dá)到了既能良好凈化除雜，又能減少稀土損耗的效果，對(duì)研發(fā)稀土鎂合金熔劑具有參考和實(shí)踐價(jià)值。1 試驗(yàn)材料及過(guò)程1 ．1 試驗(yàn)合金將工業(yè)純鎂( I - - - 9 9 。／o ) 、中間合金M g —G d ( G d 2 5 ％) ，M g —Y ( Y 2 5 ％) 、M g —Z r ( Z

15、 r3 0 ％) 配制成總質(zhì)量為4 ．5k g 的耐熱稀土鎂合金G W l 0 3 l ；活進(jìn)行熔煉，對(duì)熔煉好的合金進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，采用電感耦合等離子光譜儀( I C P ，I R I SA d v a n t a g e 10 0 0 ) 測(cè)定。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1 。表1 G W l 0 3 K 合金化學(xué)成分T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o n o fG W l 0 3 K a l

16、 l o y w B P ／o基金項(xiàng)目：國(guó)家9 7 3 資助項(xiàng)目( 2 0 0 7 C B 6 1 3 7 0 1 ) ；上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計(jì)劃( 0 8 X D l 4 0 2 0 ) ；國(guó)家十一五科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目( 2 0 0 6 B A E 0 4 8 0 7 —2 ) 。收稿日期：2 0 0 9 - 0 9 - 0 2 收到初稿，2 0 0 9 —1 0 —1 6 收到修訂稿。作者簡(jiǎn)介：鄭韞( 1 9 8 4 一) 男。河

17、南洛陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事鎂合金凈化方面的研究。E - m a i l ：z h e n g y u n s j @ s i n a ．c o r n通訊作者：吳圍華( 1 9 6 4 - ) ，男，江西高安人，博士，教授，主要從事鎂合金、鋁合金方面的研究。電話：0 2 1 ．5 4 7 4 2 6 3 0 ，E - m a i l ：g l l 、Ⅷ@ s j t u 麗哪萬(wàn)方數(shù)據(jù)鑄造 鄭韞等：精煉劑中G d C l 3 含量對(duì)G

18、 W l 0 3 K 鎂臺(tái)金性能的影響· 9·但是當(dāng)熔劑中G d C I ，的添加量達(dá)到l O ％后，合金中夾雜的含量又有所增加，夾雜粒徑尺寸也增大，這是由于過(guò)多的G d C ! 。會(huì)產(chǎn)生熔劑夾雜，反而降低了熔劑的凈化效果。綜合比較，作者認(rèn)為要達(dá)到降低稀土損耗和凈化除雜的綜合作用，G d C ! ，添加量為2 ．5 ％左右最佳。2 ．3 G W l 0 3 K 合金組織與力學(xué)性能合金經(jīng)過(guò)凈化后，其純度的提高有助于改善

19、力學(xué)性能。圖2 為經(jīng)熔劑J D R J + 2 ．5 ％G d C l 3 精煉前后合金的微觀組織?？梢钥闯?，凈化處理前，稀土相多偏聚在M g 基體的晶界處，且分布不均，除此之外，稀土相較粗大；而凈化處理后，稀土相不僅分布更均勻，而且更加短小，但相組成并沒(méi)有明顯變化( 圖3 ) 。圖2 熔劑J D R J + 2 ．5 ％G d C l 3 處理前后合金的微觀組織F i g , 2 M i c r o s t r u c t u r e

20、 o f a l o y b e f o r e a n d a f t e r r e f i n e d b y f l u x J D R J + 2 - 5 ％G d C l 3圖4 為G d C l ，的添加量對(duì)處理后合金力學(xué)性能的影響規(guī)律?？梢钥闯?，用未添) J I G d C I ，的J D R J 熔劑精煉，合金的抗拉強(qiáng)度吼和伸長(zhǎng)率6 分別為2 1 0 ．3 31 V I P a 和3 ．8 3 ％；隨著G d C I

21、，添加量增加，c r b 和艿明顯提高，且當(dāng)G d C I ，加入量達(dá)到2 ．5 ％左右時(shí)，合金的c r b 和6 分別達(dá)到最大值，為2 2 5 ．6 3M P a 和5 ．1 2 ％；進(jìn)一步增力1 ：I G d C l 3 至5 ％時(shí)，O r b 和6 開(kāi)始下降，分別為2 2 0 ．1 2M P a 和4 ．8 6 ％；此后，隨著G d C I ，添加量繼續(xù)增加，合金的抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率繼續(xù)下降，當(dāng)G d C I ，的添加量為1 0 ％

22、時(shí)，合金的o r b 和淑為2 0 2 ．5 3M P a 和4 ．0 6 ％。分析可知，經(jīng)熔劑精煉后，合金中的夾雜減少，同時(shí)餞．M g 基體相細(xì)化及稀土相M g ，( G d ，Y ) 均勻化所致。但過(guò)量的G d C I ，會(huì)導(dǎo)致夾雜引入( 圖5 ) ，從而降低了合金的力學(xué)性能。2 ．4 G W l 0 3 K 合金的耐腐蝕性能合金中的夾雜物往往成為腐蝕源，經(jīng)過(guò)鹽水浸泡2 8 ／( 。)圖3 J D I U + 2 ．5 ％G d C

23、 l 3 處理前后鎂合金的X R DF i 9 3 X R D o f m a g n e s i u m a l l o y b e f o r e a n d a f t e r r e f i n e d b y f l u x J D R J + 2 m 褥d c l 3G d C I 、添加量，％圖4 熔劑中O d C l 3 X 寸合金抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響F i g ．4E f f e c to f G d C l ；i

24、nf l u x ’o nt e n s i l e s t r e n g t ha n d e l o n g a t i o n o f a l l o y圖5 經(jīng)含1 0 ％G d C l l 容劑精煉后臺(tái)金的微l 熘織F i g ．5M i o r o s t r u e t u r e o f a l l o y sr e f i n e d b y f l u x e sc o n t a i n i n gG d C h