準晶增強AM60鎂合金的研究.pdf

1、1984年，在Al-Mn體系中，在快速凝固的條件下人類首次發(fā)現準晶，準晶從此走進研究學者的視野，并且在其他的諸多體系中同樣證明準晶的存在。準晶的非周期性，表現出非常特別的性能，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，準晶體增強后的材料，性能更加滿足其工業(yè)上的應用要求。
　　鎂合金因為其自身的低密度和高比強度性質，在諸多行業(yè)中作用巨大。鎂合金近些年在汽車行業(yè)的應用備受關注，但和鋁合金相比，鎂合金因為其機械性能比較低及不耐腐蝕等缺點，嚴重阻礙了鎂合金在

2、實際生產中的使用，只有部分擠壓鑄造的鎂合金性能可滿足汽車行業(yè)指標。
　　AM60鎂合金是常見的一種工業(yè)應用材料，較AZ91系列鎂合金而言，AM60具有更優(yōu)良的延展性，但強度相對比較低。目前人們對AM60組織及性能的認識與研究還比較薄弱。AM60鎂合金的多項性能目前還滿足不了汽車輪轂零件相關指標的嚴格要求，在此背景下，提高其性能的相關研究工作就顯得尤為重要。準晶以優(yōu)良的特征，吸引了眾多研究學者的目光，準晶增強AM60鎂合金的研究為其

3、應用開辟了新的領域。本研究試圖通過利用準晶的特征來增強AM60鎂合金。研究內容主要包括三個板塊:
　　第一板塊，控制一定的熔煉溫度，用重力澆注的方式，首先制備出Mg-Zn-Y三元準晶中間合金。采用OM觀察、SEM技術、EDS、以及XRD技術等測試，對試驗制備的準晶中間合金進行組織形貌觀察、成分鑒定、物相檢測、物相分布的研究，以及準晶基體合金的強化效果，即對組織和性能的影響。
　　少量Y原子使初生的物相α-Mg+MgxZny向

4、準晶相轉變，生成的準晶相為Mg42Zn50Y8，呈現四、五、六花瓣樣的結構形貌，且不含“花蕊”。Mg7Zn3相和Mg42Zn50Y8準晶相兩者之間交替形成“菌”狀結構，該現象說明體系中有共晶組織存在。加一定量Mg42Zn50Y8準晶中間合金到AM60中，能夠改變基體晶粒的形成與長大過程，起晶粒細化作用，在一定范圍內，隨著準晶量的增加，晶粒尺寸逐步減小。準晶中間合金使得AM60硬度由原來的54HB增加到74.5HB，拉伸強度由165MPa

5、增加到204MPa，屈服強度由75MPa增加到100MPa，合金的伸長率沒有明顯的變化。
　　第二板塊，采用常溫重力澆注方法，制備Mg-Zn-Y-Mn四元準晶中間合金，并用該準晶中間合金對AM60鎂合金進行強化，同時研究非金屬元素Si對AM60鎂合金組織性能的影響，確定最佳成分比例，將準晶中間合金與Si復合強化基體鎂合金。
　　MZYM準晶中間合金主要為:Mg40Zn46Y9M5準晶相、α-Mg基體、Mg7Zn3相和α-Zn

6、相。Mg7Zn3和準晶相也交替形成“菌”狀結構，形成共晶組織。Mn含量的增加，使Mg-Zn-Y-Mn準晶中間合金中“菌”狀結構向五花瓣狀轉變，最終向帶有球狀“花蕊”的五花瓣狀轉變。Mg-Zn-Y-Mn準晶改變基體晶粒的形成與長大過程，起到晶粒細化和彌散強化作用，使得AM60硬度由原來的54HB增加到74HB，拉伸強度由165MPa增加到205MPa，屈服強度由75MPa增加到117MPa，伸長率由原來的6.5％最多升高至7.9％。

7、>　　常規(guī)鑄造制備Si增強的AM60鎂合金材料，形成Mg2Si增強相，Si外加量為1.0％時，Mg2Si主要為樹枝狀、棒狀或者不規(guī)則的塊狀，體系中Si的含量繼續(xù)增添，當百分含量超過1.5時，過多的非金屬元素Si，發(fā)生結晶現象，使Mg2Si出現粗化。合金體系中添加Si在一定程度上能夠提高合金材料的硬度及強度，但對伸長率的影響效果甚微。
　　通過同時添加8％MZYM準晶中間合金和1.0％Si到AM60鎂合金中，AM60鎂合金的硬度由原

8、來的54HB增加到77HB，拉伸強度由原來165MPa增加到212MPa，屈服強度由原來的75MPa增加到119MPa，伸長率變化不大。
　　第三板塊，不僅研究Mg-Zn-Y-Mn四元準晶中間合金對AM69鎂合金的影響，同時研究非金屬元素Se對AM60鎂合金的影響，確定兩者的最佳復合比例，將準晶中間合金與Se復合強化基體鎂合金。采用常規(guī)鑄造制備Se增強的AM60鎂合金材料，形成AlxSey增強相，Se對Mg17Al12相的析出過程