稀土元素Y對AZ91擠壓態(tài)鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂合金的密度一般在1.75-1.90g/cm3,大約是鋼的1/4,鋁的2/3,是最輕的工程材料。擁有高比強度和比鋼度,均要優(yōu)于鋼和鋁合金,具有遠大的發(fā)展前景。但由于鎂合金的耐腐蝕性及加工成形性能差,彈性模數(shù)低、抗蠕變性和高溫時強度差以及凝固時收縮率高等缺點,會限制鎂合金的應(yīng)用。為了改善鎂合金的諸多缺點,稀土作為主要的合金化元素或微合金化元素目前正廣泛的應(yīng)用于鎂合金的研究之中。鎂合金在鑄造的過程中容易產(chǎn)生微氣孔,得到的鑄件耐熱性及耐腐蝕性

2、都比較差,不能滿足于鎂合金在高溫和具有腐蝕環(huán)境下使用的要求。根據(jù)有關(guān)研究表明,添加稀土元素 Y后,能有效改善合金組織和微觀結(jié)構(gòu)、提高合金的力學(xué)性能。
　　本文采用高能超聲法成功制備了AZ91-X％Y稀土鎂合金,并以此作為研究Y對AZ91鎂合金的一系列影響。研究表明:當AZ91合金中加入稀土Y之后,合金鑄態(tài)組織明顯細化,這是因為Y加入到AZ91合金中后優(yōu)先于Al反應(yīng),生成圓球狀的Al2Y相。Al2Y相富集在界面上,形成成分過冷層,抑

3、制了α-Mg相的持續(xù)長大,從而細化了晶粒。當稀土Y的含量為2.0%時得到的合金組織效果最好,合金的抗拉強度由312.26MPa提高到了365.91MPa,提高了17.2%;延伸率由3.3%提高到了11.2%。
　　對擠壓后的AZ91-2.0%Y鎂合金在410℃下對材料進行固溶處理,隨著固溶時間的延長,當固溶6h時第二相顆粒能基本回溶到合金α-Mg固溶體中,且組織較為均勻、細小;但是,當固溶時間繼續(xù)延長時,合金材料內(nèi)組織會開始長大且

4、會發(fā)生過燒現(xiàn)像。對擠壓態(tài)AZ91-2.0%Y稀土鎂合金在200℃/20h時效處理后,β-Mg17Al12第二相析出量多而均勻,組織細小,呈點狀和針狀分布;但是,時效時間超出20h后,析出相的組織開始粗化長大。
　　擠壓態(tài)AZ91-2.0%Y稀土鎂合金時效峰的顯微硬度最高可達106.48HV;抗拉強度達到386.67MPa;伸長率達到12.8%。不同狀態(tài)下分析擠壓態(tài)AZ91-2.0%Y稀土鎂合金的拉伸斷口形貌分析,得出不同狀態(tài)的形貌

5、斷裂類別以及機理分析;探討研究了Al2Y顆粒對合金斷裂的影響,從而得出 Al2Y顆粒能夠很好的增強材料的強度及塑性。
　　研究稀土Y、保溫時間與保溫溫度對AZ91鎂合金半固態(tài)組織演變的影響。結(jié)果表明:稀土 Y的加入阻礙了固相顆粒擴散,使 Ostwald熟化減慢,促進了合金球狀顆粒的形成;加入2.0%稀土Y時鎂合金半固態(tài)組織最為細小圓整。隨著保溫時間的延長,合金由大塊狀組織演變?yōu)榫鶆?、圓整的球狀組織;隨著保溫溫度的升高,鑄態(tài)合金中的