Sb和Al-Mn-Sb中間合金對AZ81鎂合金的強韌化研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、減震性能好、鑄造性能優(yōu)、良好的加工性能以及良好的可回收性等優(yōu)點，在交通工具、航空航天、電子通訊等領域具有廣泛的應用前景，被譽為2l世紀最富于開發(fā)和應用潛力的“綠色材料”。但是，鎂合金的塑性變形能力較差、室溫韌度低、拉伸強度較低等性能缺陷長期以來嚴重限制了鎂合金的應用。AZ8l鎂合金是最常用的鑄造鎂合金之一，本文針對其使用和加工過程中存在的問題，采用微合金化的方法來提高AZ81鎂合金的綜合力學性能，尤其

2、是沖擊韌度。
　　 本文通過金相顯微組織觀察、x射線衍射分析、掃描電子顯微鏡分析、硬度測試、拉伸性能測試、沖擊韌度測試、斷口掃描等分析測試手段，較系統(tǒng)地研究了Sb和Al-Mn-Sb中間合金對AZ81鎂合金顯微組織、力學性能的影響并分析了其強韌化機理。
　　 研究結果表明：
　　 Sb元素的加入可顯著細化合金的組織并導致一種新相-Mg3Sb2的形成。Sb對AZ81鎂合金的變質效果主要體現(xiàn)在對晶粒的細化和對合金第二相

3、形貌的改變兩方面。當Sb的加入量為0.1wt.％時，AZ81鎂合金的α-Mg基體組織得到最大程度的細化且合金中β-Mg17Al12相的形貌得到最為顯著的改善。AZ81基合金中沿晶界分布的網狀相被打斷為顆粒狀彌散分布在合金基體上。此時，合金中的Mg3Sb2相也呈顆粒狀彌散分布在晶界處。當Sb加入量超過0.1wt.％時，合金的基體組織開始粗化且原來沿晶界分布的顆粒狀的β-Mg17Al12相又開始逐漸變得粗大、連續(xù)。同時，Mg3Sb2顆粒相也

4、逐漸變?yōu)獒槧?Sb含量為0.6wt.[％])。粗大的針狀Mg3Sb2相對基體產生割裂作用，并在受力時引起應力集中。這無疑對合金的力學性能，尤其是拉伸強度，產生了極其不利的影響。
　　 Sb加入到AZ81鎂合金可以使AZ8l鎂合金的力學性能得到不同程度的提高。當Sb的加入量為0.1wt.％時，合金的沖擊韌度和拉伸強度均達到最大值，17.928J/cm2和190MPa，分別比基體合金提高了31.3[％]和11.5[％]。合金的硬度也

5、達到區(qū)域內最大值。但隨著Sb含量的進一步增加，針狀的Mg3Sb2相對合金的基體產生割裂作用，從而使合金的沖擊韌度和強度降低。而合金的硬度由于合金中的Mg3Sb2相增多呈增長的趨勢。
　　 當Sb以Al-Mn-Sb中間合金的形式加入時，Al-Mn-Sb中間合金對AZ81鎂合金顯微組織的影響規(guī)律與Sb元素相同。不同的是，Al-Mn-Sb中間合金對AZ81鎂合金基體及第二相的細化變質效果優(yōu)于純Sb元素的變質效果。與加純Sb的AZ81鎂

6、合金相比，加Al-Mn-Sb中間合金的AZ81鎂合金基體組織更加細化且第二相更加細小、彌散。因此，Al-Mn-Sb中間合金對AZ81鎂合金拉伸強度和沖擊韌度的提高幅度比加純Sb元素的AZ81鎂合金較大。
　　 當Al-Mn-Sb中間合金的添加量為2wt.[％]時，AZ81鎂合金的沖擊韌度和拉伸強度分別18.286J/cm2和198MPa，分別比基體合金提高了34[％]和17.01[％]。硬度仍然隨著Al-Mn-Sb中間合金的增加