Al-P中間合金對(duì)AZ31+1％Ce合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金是目前可用的最輕質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度、比剛度高、阻尼減震、易于回收等一系列優(yōu)異特性，特別是在制造業(yè)輕量化及節(jié)能減排方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。鎂資源十分豐富，而其它常用金屬資源日益枯竭，因此鎂合金被譽(yù)為21世紀(jì)最具有開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色工程材料”。研究證明，在AZ系鎂合金中添加1％左右的稀土元素，可以顯著地提高合金的綜合力學(xué)性能以及耐腐蝕性能。但是，添加稀土元素不利的一面是沿晶界形成針狀第二相。為消除針狀第二相對(duì)合金塑韌性的不利

2、影響，本文在AZ31+1%Ce合金的基礎(chǔ)上，逐漸添加不同量的Al-P中間合金變質(zhì)劑，優(yōu)化合金中第二相的形貌，以進(jìn)一步提高合金的綜合力學(xué)性能。
　　本文以AZ31+1%Ce合金為研究對(duì)象，采用金相顯微鏡（OM）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、能譜（EDS）等分析檢測(cè)設(shè)備，分析向AZ31+1%Ce合金中添加不同量的Al-P中間合金后，對(duì)合金組織和性能影響。研究針狀相的析出長(zhǎng)大規(guī)律，確定針狀相

3、的晶體結(jié)構(gòu)，并對(duì)針狀相的球化變質(zhì)機(jī)理進(jìn)行了分析。主要結(jié)論如下：
　　向AZ31合金中加入1%的稀土元素Ce后，合金的顯微組織得到了明顯的細(xì)化。合金的平均晶粒尺寸從原來(lái)的120μm細(xì)化至60μm；晶界處的粗大網(wǎng)狀β-Mg17Al12相變得均勻、彌散分布的顆粒狀。然而，在合金基體中形成一種針狀第二相，對(duì)合金的性能不利。
　　向AZ31+1%Ce鎂合金中逐漸添加Al-P中間合金后，沿晶界分布的、長(zhǎng)度為10~20μm、長(zhǎng)寬比為（10

4、~20）：1的針狀相，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?μm左右的球化相，當(dāng)Al-P中間合金的添加量為2.5%時(shí)，針狀第二相的球化效果最好。
　　在AZ31+1%Ce合金中，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、顯微硬度分別比AZ31合金提高13.1%、10.6%、10.4%，而延伸率、沖擊功分別下降了10.5%、24.1%。向AZ31+1%Ce合金中添加2.5%Al-P中間合金后，合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、顯微硬度、沖擊功比AZ31+1%Ce合金分別提高1

5、0.1%、9.8%、23.7%、7.2%、84.4%，因此，向AZ31+1%Ce合金中加入2.5% Al-P中間合金后，合金的綜合性能得到進(jìn)一步的提高。
　　向AZ31合金中添加1%Ce，合金的失重腐蝕速率降低38.8%，同時(shí)加入1%Ce和2.5% Al-P中間合金，合金的失重腐蝕速率比AZ31降低54.3%，合金的耐腐蝕性能進(jìn)一步提高。向AZ31+1%Ce中加入2.5%Al-P中間合金后，合金的自腐蝕電位提高130mV，腐蝕電流

6、密度比 AZ31+1%Ce合金進(jìn)一步降低，合金的耐腐蝕性能提高。
　　AlP相的{111}面和Al11Ce3相的{112}面晶格錯(cuò)配度最小，晶格錯(cuò)配度δ=0.78%<5%，因此，AlP相的{111}面具有很強(qiáng)的異質(zhì)形核能力。由于AlP相熔點(diǎn)高(1414℃)、熱穩(wěn)定性好，將Al-P中間合金加入合金熔體后，Al-P中間合金中的AlP相分散成比較細(xì)小的AlP相小質(zhì)點(diǎn)，彌散分布在合金熔體中，可以作為Al11Ce3相的形核襯底，從而改變針狀