MG-Bi和MG-BI-Sn耐熱鎂合金的研究.pdf

1、目前，在工業(yè)生產(chǎn)中鎂合金是極為重要的輕質(zhì)合金之一，其應(yīng)用廣泛性及發(fā)展?jié)摿Σ粊営阡X合金。它具有密度小、易導(dǎo)熱、比強度高、機械加工性能好和電磁屏蔽能力強等優(yōu)點。因此鎂合金在汽車工業(yè)、航空航天業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用[1]。
　　Mg-Bi合金因其合金元素Bi對人體無害、強化相穩(wěn)定性好，被稱為綠色金屬，在開發(fā)新型生物材料以及耐熱鎂合金方面具有良好的發(fā)展?jié)摿2]。Mg-Bi合金是具有重大開發(fā)潛力的新型鎂合金之一，但該合金硬度低

2、、脆性大。圍繞如何提高鎂合金的常溫及高溫性能，本文用合金化以及熱處理的方式來提高Mg-Bi以及Mg-Bi-Sn合金的綜合力學(xué)性能。
　　本文用普通金屬型鑄造工藝來熔煉原料及澆注試樣，用熔劑保護以及四氟乙烷氣氛保護來減少熔煉過程中的氧化和防止燒灼起火。用掃描電子顯微鏡(SEM)，金相顯微鏡(OM)，能譜分析(EDS)以及X射線衍射分析(XRD)來觀察合金組織并分析強化機理。用維氏硬度儀、沖擊韌性試驗機以及電子萬能試驗機等分析手段來檢

3、測合金力學(xué)性能并作出分析解釋。同時，研究了熱處理以及Sn對Mg-Bi合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響。并且本文深入研究了Sn對Mg-Bi合金組織的細(xì)化原理、合金中合金相形成及強化原理以及熱處理對合金組織的細(xì)化原理。研究結(jié)果表明:
　　1)二元Mg-Bi合金主要由α-Mg和Mg3Bi2相組成，Mg3Bi2相的形態(tài)為連續(xù)的或半連續(xù)的網(wǎng)狀及長條狀。
　　2) Bi的加入細(xì)化了合金晶粒，顯著改善了合金的組織，且當(dāng)鉍的含量為3wt％時，

4、合金晶粒最為細(xì)小，Mg3Bi2相也不會過于粗大，此時合金的綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳。而當(dāng)Bi的含量進一步增多時，合金的晶粒開始變大，第二相也開始粗化。
　　3) Mg-Bi-xSn三元合金主要由α-Mg、Mg3Bi2和Mg2Sn相組成。而Mg2Sn相則主要是以規(guī)則的球狀存在于α-Mg基體中。
　　4)在Mg-Bi合金中加入Sn后出現(xiàn)了規(guī)則球狀的Mg2Sn相，這些球狀相隨著Sn含量的增加而增多。合金的晶粒尺寸隨著Sn含量的增多而先

5、減小后增大。未添加Sn時合金的晶粒尺寸最大， Sn含量為4％時，晶粒最細(xì)小。當(dāng)Sn含量達(dá)到6％時，合金的晶粒稍微粗化，但依然小于二元合金。
　　5)常溫以及高溫(200℃)下，二元Mg-Bi合金的抗拉強度、伸長率和硬度等力學(xué)性能隨著隨著Bi含量的升高而先升高后降低，當(dāng)鉍的含量為3％時綜合力學(xué)性能達(dá)到最好。
　　6)隨著Sn元素含量的增加，Mg-Bi-xSn合金的抗拉強度、伸長率和硬度等力學(xué)性能都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)Sn

6、元素含量為4％時，合金的硬度達(dá)到最高值53HV，進一步提高Sn元素含量則合金硬度開始降低，在Sn含量為6％時降為51.9HV;常溫狀態(tài)下，合金的抗拉強度和伸長率達(dá)到最大值分別為131MPa和6.3％。與基體合金相比，分別增加了51 MPa、2.8％，性能提高很明顯;在200℃下，抗拉強度為112 MPa，相對基體合金提高了44 MPa，但伸長率變化不明顯。綜合以上分析，Sn元素的加入量為4％時綜合力學(xué)性能最佳。這是晶界強化、第二相析出強