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)良的特點使其在汽車工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,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方法和手段對金屬模鑄造的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)性能進行研究,分析了稀土元素Nd以及水冷模鑄造對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能夠細化合金晶粒,提高合金的室溫和175℃高溫拉伸性能。當Nd含量為1.0wt.％時合金的室溫和高溫斷后伸長率達到峰值,室溫時分

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

4、較差的結(jié)合力,使得合金拉伸過程中過早的萌生裂紋,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Nd含量為3.0wt.％時合金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元素是通過抑制Mg17Al12相的不連續(xù)析出和Al11Nd3相強化作用,提高合金抗蠕變性能的。 水冷模鑄造沒有

5、改變合金的物相組成,但進一步細化了合金晶粒,改變了析出物的分布方式,進一步提高了合金高溫抗拉強度、屈服強度,但降低了合金室溫抗拉強度、屈服強度,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度、屈服強度降低的主要原因。 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),很好的強化了晶界和晶粒,大幅提高合金