金屬型鑄造Mg-Sn-Al系合金的研究.pdf

1、鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、軌道交通、3C產(chǎn)品、航空航天等，以及生物、儲(chǔ)氫、超導(dǎo)和半導(dǎo)體等其他領(lǐng)域。而Mg-Sn-Al系合金是一種新型的低成本的鎂合金，具有良好的力學(xué)性能、抗蠕變性能和鑄造性能。為了進(jìn)一步增強(qiáng)該類鎂合金的力學(xué)性能，合金化或塑性變形是目前被廣泛采用的重要方式。
　　本實(shí)驗(yàn)采用金屬型鑄造的方法制備不同成分的Mg-Sn-Al系合金，又以TA74合金為基礎(chǔ)合金，選用的合金化元素為堿土元素(Ca

2、、Sr)和稀土元素(Y、Ce)進(jìn)行合金化，然后選擇其中2種具有代表性的合金(TA74和TAJ743)進(jìn)行擠壓試驗(yàn)，得到不同成分的試驗(yàn)合金。利用金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)觀測(cè)試驗(yàn)合金的顯微組織和成分，利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試試驗(yàn)合金的力學(xué)性能，比較分析的結(jié)果表明:
　　1) Mg-Sn-Al系合金中，TA74合金的綜合力學(xué)性能最好，其由α-Mg相、Mg2Sn相和β-Mg17Al12相組成。
　

3、　2)以TA74合金為基礎(chǔ)合金，添加適量的堿土元素(Ca、Sr)，均細(xì)化了合金晶粒，顯著改善了合金的組織。對(duì)于TA74-xCa(x=0，1，2，3)合金，添加Ca后，合金由α-Mg相、Mg2Sn相和CaMgSn三元相組成，CaMgSn三元相呈細(xì)小顆粒狀，當(dāng)Ca含量為2wt.％時(shí)，合金晶粒最為細(xì)小，平均晶粒尺寸由81μm減小至54μm，合金的綜合力學(xué)性能最好;隨著Ca含量進(jìn)一步增加，CaMgSn三元相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮尼槧钕?，力學(xué)性能也隨之

4、變差。而對(duì)于TA74-xSr(x=0，2，3，4)合金，添加Sr后，合金由α-Mg相、Mg2Sn相和SrMgSn三元相組成，當(dāng)Sr含量為3wt.％時(shí)，合金晶粒最為細(xì)小，綜合力學(xué)性能最好。
　　3)加入適量堿土元素(Ca、Sr)后，均能提高TA74合金的力學(xué)性能。TA74-xCa(x=0，1，2，3)合金的硬度隨著Ca含量逐漸增大，維氏硬度值從54.3HV(TA74)增加到72.4HV(TA74-3Ca)。TA74-xSr(x=0,

5、2，3，4)合金，當(dāng)Sr含量為3wt.％時(shí)，合金表現(xiàn)出最好的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為197MPa、165MPa和5.6％。
　　4)以TAJ743合金為基礎(chǔ)合金，添加適量的稀土元素Ce，細(xì)化了合金晶粒，但生成對(duì)性能不利的桿狀相，使得力學(xué)性能降低。以TAJ743合金為基礎(chǔ)合金，添加2wt.％Ce，或添加1wt.％Y，均細(xì)化組織，相對(duì)TAJ743基礎(chǔ)合金，拉伸性能得到一定的提高。
　　5)通過(guò)對(duì)比TA74