Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐熱鎂合金的制備及其力學(xué)性能研究.pdf

1、由于鎂合金具有優(yōu)良的特點(diǎn)使其在汽車(chē)工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛,但其較低的耐熱性能限制了它作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍。提高耐熱性是鎂合金的主要研究方向之一。本文通過(guò)光學(xué)顯微鏡、X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡及能譜分析等試驗(yàn)方法和手段對(duì)金屬模鑄造的Mg-4Al-(1Zn)-1Sr-XNd合金和水冷模鑄造的Mg-4Al-1Zn-1Sr-2Nd合金顯微組織及力學(xué)性能進(jìn)行研究,分析了稀土元素Nd以及水冷模鑄造對(duì)合金組織和性能的影響。

2、 X射線衍射分析結(jié)果表明Mg-4Al-(1Zn)-1Sr基體合金主要由：α-Mg、Al4Sr、Mg17Al12組成。添加稀土Nd后,出現(xiàn)了細(xì)針形的Al11Nd3和塊狀多邊形的Al2Nd,Al11Nd3隨著Nd含量的增加最終演變?yōu)榫栈?Al2Nd隨著Nd含量的增加數(shù)量增加,體積增大。 添加稀土元素Nd能夠細(xì)化合金晶粒,提高合金的室溫和175℃高溫拉伸性能。當(dāng)Nd含量為1.0wt.％時(shí)合金的室溫和高溫?cái)嗪笊扉L(zhǎng)率達(dá)到峰值,室溫時(shí)分

3、別為9.0％和9.5％(含Zn),高溫時(shí)分別為16.5％和17.1％(含Zn)。當(dāng)Nd含量為2.0wt.％時(shí)合金的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度達(dá)到峰值,抗拉強(qiáng)度室溫時(shí)分別為206MPa和211MPa(含Zn),高溫時(shí)分別為138MPa和141MPa(含Zn),屈服強(qiáng)度室溫時(shí)分別為127MPa和134MPa,(含Zn),高溫時(shí)分別為100MPa和101MPa(含Zn)。細(xì)針形的Al11Nd3對(duì)合金拉伸性能有利,而大塊狀的Al2Nd相與基體

4、較差的結(jié)合力,使得合金拉伸過(guò)程中過(guò)早的萌生裂紋,是導(dǎo)致合金拉伸性能下降的主要原因。 Mg-4Al-1Zn-1Sr-xNd合金在175℃/70MPa條件下的抗蠕變性能隨著Nd含量的增加而增加,當(dāng)Nd含量為3.0wt.％時(shí)合金100h蠕變變形量和穩(wěn)態(tài)蠕變速率最小,分別是2.99％和92.7×10-10s-1。Nd元素是通過(guò)抑制Mg17Al12相的不連續(xù)析出和Al11Nd3相強(qiáng)化作用,提高合金抗蠕變性能的。 水冷模鑄造沒(méi)有

5、改變合金的物相組成,但進(jìn)一步細(xì)化了合金晶粒,改變了析出物的分布方式,進(jìn)一步提高了合金高溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度,但降低了合金室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度,降低了合金的塑性。合金中析出物的連續(xù)網(wǎng)狀分布引起晶界處、Al11Nd3與Al4Sr交疊分布處的脆化是合金室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度降低的主要原因。 水冷模鑄造大幅度提高了合金的抗蠕變性能,這是由于合金中呈網(wǎng)狀密集分布的析出物,形成了"T"字形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),很好的強(qiáng)化了晶界和晶粒,大幅提高合金