Mg-AL-Si-Sr耐熱鎂合金成分設(shè)計(jì)與組織性能研究.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)及電子等行業(yè)中具有巨大的應(yīng)用潛力。近年來(lái)，耐熱鎂合金的開(kāi)發(fā)研究成為鎂合金技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中含Si耐熱鎂合金中AS系列合金具有高溫性能優(yōu)良、流動(dòng)性高以及成本低等優(yōu)勢(shì)，但是其應(yīng)用局限于冷卻速度較快的薄壁壓鑄件，同時(shí)其強(qiáng)度亦有待于進(jìn)一步提高。本課題以AS31系合金為基礎(chǔ)合金，主要開(kāi)展Sr微合金化、凝固條件優(yōu)化、合金成分優(yōu)化以及熱處理強(qiáng)化研究，基于組織細(xì)化與變質(zhì)、固溶時(shí)效強(qiáng)化理論提

2、高合金性能，開(kāi)發(fā)新型的低成本耐熱鎂合金。
　　Sr微合金化對(duì)AS31鎂合金晶粒具有明顯的細(xì)化效果和對(duì)共晶Mg2Si相具有顯著的變質(zhì)效果。在Sr變質(zhì)工藝中，合金晶粒逐漸細(xì)化，漢字狀共晶Mg2Si相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻罴岸噙呅螤睢r添加量為0.5wt.％時(shí)，合金細(xì)化效果和變質(zhì)效果最佳，綜合拉伸性能最優(yōu)，其中室溫和150℃抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別達(dá)到185.9MPa、112.2MPa、5.7％和135.4MPa、104.6MPa和7.

3、3％，相對(duì)于AS31合金分別提高了31.2％、39.2％、72.7％和43.7％、65.0％、58.7％。
　　澆鑄溫度和保溫時(shí)間對(duì)Sr微合金化AS31合金的組織及抗拉性能具有明顯影響，澆鑄溫度為700℃、熔體保溫30min時(shí)，Sr變質(zhì)效果最佳，漢字狀Mg2Si相轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻罴岸噙呅螤?，澆鑄的合金在室溫及150℃下的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率分別為177.5MPa、105.5MPa、5.4％和113.2MPa、94.6MPa、6.0

4、％，綜合拉伸性能最佳。
　　分析研究了Al、Si成分含量變化對(duì)Mg-Al-Si-Sr合金的組織和拉伸性能的影響。隨著Al添加量（3wt.％、5wt.％、7wt.％、9wt.％）的增加，合金的晶粒尺寸呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，其中7wt.％含量時(shí)，合金晶粒最細(xì)小。在Mg-3Al-1Si-0.5Sr合金組織中，主要存在小漢字狀、棒狀及多邊形狀的Mg2Si相和離散分布于枝晶間的β-Mg17Al12離異共晶相，隨著Al含量的不斷增加，合金組

5、織中β-Mg17Al12離異共晶相逐漸增多，且逐漸呈半連續(xù)分布;同時(shí)當(dāng)Al含量達(dá)到5wt.％、7wt.％、9wt.％時(shí)，合金組織中出現(xiàn)了層片狀Mg17Al12二次析出相。Mg-7Al-1 Si-0.5 Sr合金拉伸性能最佳，室溫及150℃下抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率為201.1MPa、160.7MPa、4.8％和164.5MPa、128.0MPa、7.4％。
　　研究了不同Si含量（1wt.％、2wt.％、3wt.％）的Mg-7A

6、l-XSi-0.5Sr合金的組織和拉伸性能，隨著Si添加量不斷增加到2wt.％和3wt.％，漢字狀相基本消失，初生塊狀Mg2Si相體積增大，出現(xiàn)明顯偏聚分布，合金室溫拉伸性能和150℃拉伸性能相應(yīng)顯著惡化。
　　研究了固溶、固溶-時(shí)效處理對(duì)Mg-7Al-1Si-0.5 Sr合金組織與拉伸性能的影響。Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金經(jīng)多級(jí)固溶處理后，合金中枝晶間半連續(xù)分布的β-Mg17Al12離異共晶相及層片狀β-Mg17Al1

7、2二次析出相基本分解溶于基體，Mg2Si相得到了一定程度的細(xì)化，出現(xiàn)球化現(xiàn)象;固溶處理后合金的室溫及150℃抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別達(dá)到221.1MPa、152.0MPa、5.7％和179.2MPa、123.5MPa、8.7％，相對(duì)于鑄態(tài)，合金的室溫及150℃的抗拉強(qiáng)度提高了9.95％、8.9％，延伸率提高了18.75％、17.6％。時(shí)效處理后，晶界上重新析出了層片狀的β-Mg17Al12相，合金的室溫及150℃抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度