合金化對(duì)Mg-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能和力學(xué)性能的影響.pdf

1、近年來(lái)，除了噪音污染、水污染、空氣污染、固體廢棄物污染，電磁輻射已成為第五大污染，特別是在機(jī)電及3C領(lǐng)域電磁干擾和電磁污染是不可回避的問題。常用的電磁屏蔽材料有金屬材料和高分子復(fù)合材料。多數(shù)高分子材料的導(dǎo)電性能較金屬差，而且存在材料磨損大、易氧化、難加工、高成本等缺點(diǎn)。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度，比剛度高等特點(diǎn)，目前已有的研究表明鎂合金是一種潛在的電磁屏蔽材料。但是，鎂合金的使用在功能和結(jié)構(gòu)方面往往不可兼得，而且鎂合金因絕對(duì)

2、強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到了一定的限制。因此，進(jìn)一步提高鎂合金的電磁屏蔽性能，改善鎂合金的強(qiáng)度，探索合金化對(duì)鎂合金電磁屏蔽性能和力學(xué)性能的影響規(guī)律與機(jī)制，為鎂合金材料的功能和結(jié)構(gòu)一體化打下基礎(chǔ)，提升鎂合金價(jià)值，擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用。
　　本文對(duì)Mg-Zn-Zr鎂合金添加不同含量的Y、C u、和Y與Ce復(fù)合添加，以期獲得電磁屏蔽性能和力學(xué)性能良好的優(yōu)化合金成分。并采用金相分析、XR D、SEM、EDS、TEM、拉伸、顯微硬度、電導(dǎo)率及電磁屏蔽

3、效能測(cè)試等實(shí)驗(yàn)手段，研究了Y、Cu和Y與Ce復(fù)合添加對(duì)Mg-Zn-Zr鎂合金組織和性能的影響。由此得到的研究結(jié)果如下：
　?、?Y加入到Mg-Zn-Zr合金中，會(huì)形成兩種新相：I相(Mg3Zn6Y)和面心立方結(jié)構(gòu)的W相(Mg3Zn3Y2)。隨著Y含量的增加，合金的晶粒得到細(xì)化。隨著Y含量的增加，擠壓態(tài)合金的電磁屏蔽性能得到了顯著的提高，其中，含2wt.％Y合金的電磁屏蔽性能最好，在頻率范圍內(nèi)，可達(dá)79-118dB，這主要是由于電導(dǎo)

4、率和第二相的因素。通過添加少量的0.5wt.%Y擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能最優(yōu)，抗拉強(qiáng)度可達(dá)334MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)258MPa，延伸率為12.2%。時(shí)效可以使合金析出β1’和β2’相。隨著時(shí)效時(shí)間的增加，電磁屏蔽性能增加。
　　② Cu能夠有效細(xì)化Mg-Zn-Zr鎂合金的晶粒，并且與Mg，Zn形成MgZnCu三元相。MgZnCu三元相是一種面心立方結(jié)構(gòu)的第二相。Cu的加入會(huì)顯著提高擠壓態(tài)合金的電磁屏蔽性能，且隨 Cu含量的增加，電磁

5、屏蔽性能不斷得到提高，這是主要是因?yàn)镃u在鎂中固溶度較小，與Mg、Zn結(jié)合，使固溶在Mg中的Zn減少，晶格畸變得到部分恢復(fù)，電導(dǎo)率增加從而提高電磁屏蔽性能。其中 Cu含量為2.5wt.%的合金的電磁屏蔽性能最高，可達(dá)84-118dB。含少量 Cu的Mg-5Zn-0.6Zr合金擁有較好的力學(xué)性能。擠壓態(tài)C u為0.5wt.%合金的力學(xué)性能最好，屈服強(qiáng)度為263MPa，抗拉強(qiáng)度為346MPa，延伸率為11.4%。Cu能夠顯著提高M(jìn)g-Zn-

6、Zr鎂合金的時(shí)效硬化性能。加Cu之后，產(chǎn)生時(shí)效峰值的時(shí)間由原來(lái)的35h縮短到了5h。
　?、?Mg-Zn-Zr鎂合金中加入 Ce與Y會(huì)形成 Mg-Zn-Ce相和Mg3Zn3Y2相，Mg-Zn-Ce三元相是一種斜方結(jié)構(gòu)，而Mg3Zn3Y2相是面心立方結(jié)構(gòu)。Y和Ce能有效的細(xì)化晶粒。Y和Ce的加入對(duì)擠壓態(tài)合金的電磁屏蔽性能有顯著的影響，擠壓態(tài)合金的電磁屏蔽性能出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，這主要與電導(dǎo)率，稀土元素的固溶和第二相的析出等綜合作

7、用有關(guān)。含Y為1wt.%合金的電磁屏蔽性能最高，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)可達(dá)76-118dB。擠壓態(tài) Mg-5Zn-0.6Zr合金中，加入一定量的 Y與Ce，由于細(xì)晶粒強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化，其強(qiáng)度和延伸率都比擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr合金高，特別是屈服可超過300MPa。其中Y含量為0.2wt.%合金的力學(xué)性能最好，抗拉為356MPa，屈服為313MPa，延伸率為11.2%。時(shí)效可以提高M(jìn)g-Zn-Y-Ce-Zr合金的電磁屏蔽性能，隨著時(shí)效時(shí)間的增加，