AM60-Nd-Ce-Sc鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金作為最輕質(zhì)的工程合金材料，其應(yīng)用前景非常廣闊。目前，AM60鎂合金因具有良好的塑性，已成為商業(yè)應(yīng)用最廣泛的鎂合金之一。然而，與 AZ91等鎂合金相比，AM60鎂合金的強(qiáng)度相對(duì)較低，故使其應(yīng)用受到很大的限制。因此，有必要通過(guò)合金化和/或微合金化以及熱處理等方法來(lái)進(jìn)一步改善 AM60鎂合金的性能。眾所周知，在鎂合金中添加稀土元素非常有利于合金力學(xué)性能的改善，但目前通過(guò)稀土合金化和/或微合金化來(lái)改善 AM60鎂合金組織和性能的研究相對(duì)較

2、少，尤其是涉及的稀土元素種類非常有限，同時(shí)對(duì)稀土合金化和/或微合金化影響 AM60鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的研究也不系統(tǒng)和完善。因此，進(jìn)一步針對(duì) AM60鎂合金的稀土合金化和/或微合金化展開研究，對(duì)于 AM60鎂合金的性能改善進(jìn)而拓寬其應(yīng)用范圍意義重大。
　　本文從 AM60鎂合金在汽車輪轂上的應(yīng)用角度出發(fā)，選擇了Nd、Ce及Sc作為AM60鎂合金的合金化和/或微合金化元素，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜分

3、析（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、差熱分析（DSC）以及抗拉性能測(cè)試等手段，研究了這三種稀土元素和熱處理對(duì) AM60（Mg-6Al-0.55Mn）鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響，得到了以下主要研究結(jié)果：
　　1）AM60鎂合金的鑄態(tài)組織主要由初生α-Mg、層片狀和骨骼狀 Mg17Al12相及少量的Al-Mn相組成，其中大部分Mg17Al12相呈連續(xù)和/或斷續(xù)網(wǎng)狀分布于合金的晶界處。
　　2）在AM60鎂合金中添加1.0

4、wt.％ Nd后，合金組織中Mg17Al12相的數(shù)量明顯減少且尺寸變得細(xì)小，同時(shí)出現(xiàn)了桿狀 Al11Nd3相。進(jìn)一步，隨著 Nd含量從1.0 wt.%增加至2.0 wt.%，合金組織中Mg17Al12相的尺寸和數(shù)量逐漸減少，但 Al11Nd3相的數(shù)量逐漸增加。同時(shí)，在AM60鎂合金中添加1.0-2.0wt.% Nd還可改善合金的鑄態(tài)室溫抗拉性能，其中以添加1.5wt.% Nd對(duì)合金的鑄態(tài)室溫抗拉性能改善效果最為明顯。此外，T4（410℃

5、×32h+淬水）和T6（410℃×32h+淬水+200℃×20h+空冷）處理也能改善含 Nd和不含 Nd的AM60鎂合金的抗拉性能，其中T6處理的改善效果較 T4處理更為明顯，但對(duì)于不含 Nd的AM60合金，其 T6處理的延伸率低于 T4處理。在未添加 Nd和添加1.0-2.0 wt.% Nd的AM60鎂合金中，以添加1.5 wt.%Nd鎂合金熱處理后的室溫抗拉性能相對(duì)較佳。
　　3）在AM60鎂合金中添加1.0 wt.% Ce后

6、，合金組織中Mg17Al12相的數(shù)量明顯減少且尺寸變得細(xì)小，并出現(xiàn)了桿狀 Al11Ce3相和少量顆粒狀 Al10Ce2Mn7相。進(jìn)一步，隨著Ce含量從1.0 wt.%增加至2.0 wt.%，合金組織中Mg17Al12相的數(shù)量和尺寸逐漸減少，但 Al11Ce3相的數(shù)量不斷增加。同時(shí)，在 AM60鎂合金中添加1.0-2.0 wt.%Ce還可改善合金的鑄態(tài)室溫抗拉性能，并且隨著Ce含量從1.0 wt.%增加至2.0 wt.%，合金的抗拉強(qiáng)度、

7、屈服強(qiáng)度和延伸率均逐漸增加。此外，T4（410℃×32h+淬水）和T6（410℃×32h+淬水+200℃×20h+空冷）也能改善含 Ce的AM60鎂合金的抗拉性能，其中T6處理對(duì)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的改善效果較 T4處理更為明顯，但T6處理合金的延伸率較T4處理合金差。在未添加Ce和添加1.0-2.0 wt.%Ce的AM60鎂合金中，以添加2.0 wt.%Ce鎂合金熱處理后的室溫抗拉性能相對(duì)較佳。
　　4）在AM60鎂合金中添加0.

8、15 wt.% Sc后，出現(xiàn)大量顆粒狀Mg17Al12相以及細(xì)小的Al3Sc相和Mn2Sc相。進(jìn)一步，隨著 Sc含量從0.15 wt.%增加至0.45 wt.%，Mg17Al12相的數(shù)量逐漸減小。同時(shí)，在 AM60鎂合金中添加0.15-0.45 wt.% Sc還可明顯改善合金的鑄態(tài)室溫抗拉性能，其中以添加0.30 wt.% Sc對(duì)合金抗拉性能的改善效果相對(duì)較佳。此外，T4（410℃×32h+淬水）和T6（410℃×32h+淬水+200℃

9、×20h+空冷）也能改善含 Sc的AM60鎂合金的抗拉性能，其中T6處理對(duì)合金抗拉性能的改善效果較 T4處理更為明顯。在未添加 Sc和添加0.15-0.45 wt.% Sc的AM60鎂合金中，以添加0.15 wt.%Sc鎂合金熱處理后的室溫抗拉性能相對(duì)較佳。
　　5）在Nd、Ce及Sc三個(gè)合金化和/或微合金化元素中，以少量添加Sc對(duì)AM60鎂合金室溫抗拉性能的改善效果相對(duì)較佳，其中添加0.30 wt.% Sc可使合金獲得最高的鑄態(tài)