Mg-Al系合金組織性能及超塑性研究.pdf

1、Mg-Al系列鎂合金在汽車上有廣闊的應(yīng)用前景，特別是汽車上最具有減重潛力的部件。但是，當(dāng)溫度超過120℃時(shí)該系列合金的力學(xué)性能大幅度下降，限制了其應(yīng)用。本文以Mg-Al系合金中最具代表性的AM50合金(Mg-5Al基)和AZ91合金(Mg-9Al基)的組織細(xì)化作為研究方向，研究Ca元素對(duì)兩種合金的組織和性能的影響，并探討其化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能變化之間的關(guān)系，為提高該類合金的力學(xué)性能提供理論依據(jù)。 利用金相顯微鏡、掃描電鏡、差

2、熱分析儀、X射線衍射儀等手段研究了Ca元素對(duì)AM50和AZ91合金顯微組織的影響。研究結(jié)果表明：加入Ca元素后，兩種合金中都產(chǎn)生了新的Al2Ca相，β-Mg17Al12數(shù)量減少。合金晶粒被細(xì)化，AM50-2Ca的平均晶粒尺寸由AM50時(shí)的200μm減小到40μm;AZ91-2Ca的平均晶粒尺寸由120μm減小到45μm。Ca元素對(duì)AM50合金的細(xì)化效果可歸結(jié)為：Ca元素在熔體中形成的初生Al2Ca相起到了非均質(zhì)形核作用。而Ca元素對(duì)AZ

3、91合金的細(xì)化機(jī)制主要是凝固過程中固液/界面富集的Ca元素強(qiáng)烈阻礙了α-Mg晶粒的長大。 對(duì)擠壓態(tài)的合金研究表明：Ca元素能改善AM50合金室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，同時(shí)合金的高溫屈服強(qiáng)度也得到極大提高，但高溫時(shí)其抗拉強(qiáng)度沒有明顯變化。Ca也能改善AZ91合金的高溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，但降低其室溫性能。加入Ca元素改變了兩類合金的斷裂方式，由原來的解理斷裂向準(zhǔn)解理斷裂轉(zhuǎn)變。硬脆的Al2Ca相產(chǎn)生裂紋是含鈣合金拉伸斷裂的主要原因。

4、 系統(tǒng)地研究了AZ91-1Ca和AZ91-2Ca合金的超塑性。在實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)，AZ91-1Ca合金在溫度623K和應(yīng)變速率7.29×10-5s-1時(shí)，獲得最大延伸率340％，相應(yīng)的應(yīng)變速率敏感指數(shù)為0.5。AZ91-2Ca在688K和應(yīng)變速率為7.29×10-5s-1時(shí)獲得最大延伸率310％，應(yīng)變速率敏感指數(shù)為0.48。其變形機(jī)制為晶界滑移(GBS)。由晶內(nèi)或晶界原子擴(kuò)散控制的位錯(cuò)蠕變是晶界滑移的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。超塑性變形后孔洞形