MG-10SR-xCa中間合金的制備及其在MG-12Zn-5Al鎂合金中的應(yīng)用.pdf

1、鍶及其中間合金是一種有效的變質(zhì)劑，在鋁硅合金中得到了廣泛的應(yīng)用，在鎂合金中也得到了一定的研究，但是研究不是很系統(tǒng)。含鍶中間合金在鎂合金中的應(yīng)用大多以Al-Sr中間合金的形式，而Mg-Sr中間合金在鎂合金中的應(yīng)用報(bào)道很少，并且都是Mg-Sr二元中間合金的形式對(duì)鎂合金進(jìn)行變質(zhì)。Mg-Sr二元中間合金的基體晶粒為粗大的樹枝晶，第二相的分布很密集，成分偏析很嚴(yán)重，影響了其變質(zhì)效果。
　　 本實(shí)驗(yàn)在Mg-10Sr中間合金中加入Ca元素，細(xì)

2、化了Mg-10Sr中間合金的枝晶，第二相分布更均勻，大大提高了其變質(zhì)效果。Mg-Zn-Al系合金是一種具有發(fā)展前途的高溫抗蠕變鎂合金，具有較高的高溫性能和較好的鑄造性能并且生產(chǎn)成本很低。但是由于該合金的沖擊韌度很低，抗拉強(qiáng)度也沒(méi)有達(dá)到令人滿意的程度，所以限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。所以本實(shí)驗(yàn)選用添加了Ca元素的Mg-10Sr中間合金對(duì)ZA125合金進(jìn)行變質(zhì)，以達(dá)到提高其綜合力學(xué)性能的目的。研究結(jié)果表明:
　　 由于Ca元素具有抑

3、制α-Mg晶粒生長(zhǎng)的作用，隨著Ca含量的增加，中間合金的二次枝晶間距逐漸減小，在Ca的加入量為1.5％時(shí)達(dá)到最小值，為8.08μm，比沒(méi)加入Ca之前減小了23.2％，細(xì)化效果很明顯。
　　 Mg-10Sr中間合金的顯微組織由α-Mg基體和Mg17Sr2相組成，Mg17Sr2相大多為顆粒狀，少量的為塊狀，隨著Ca元素的增加，中間合金的組織形貌發(fā)生了顯著的變化，存在于晶界處的顆粒狀Mg17Sr2逐漸消失，塊狀的Mg17Sr2逐漸增多

4、，并且出現(xiàn)了Mg2Ca新相;另外，共晶α-Mg中Sr元素的偏析程度增大，當(dāng)Ca含量為1.5％時(shí)，共晶α-Mg中Sr元素的偏析比不含Ca的中間合金提高了23.6％。
　　 對(duì)Mg-10Sr和Mg-10Sr-1.5Ca中間合金進(jìn)行差熱分析發(fā)現(xiàn)，Mg-10Sr中間合金中α-Mg和Mg17Sr2相的熔點(diǎn)分別為624.1℃和591.7℃，加入1.5％Ca之后，α-Mg和Mg17Sr2相的熔點(diǎn)降低，分別為614.1℃和583.1℃，中間合金

5、的熱穩(wěn)定性降低。同時(shí)，Mg-10Sr-1.5Ca中間合金中Mg2Ca相的熔點(diǎn)為514.8℃。
　　 由于加入Ca之后共晶α-Mg中Sr元素偏析程度的增大，使得原子態(tài)的Sr含量增多，并且Mg17Sr2相的熱穩(wěn)定性降低，因此中間合金變質(zhì)過(guò)程中游離態(tài)的Sr原子含量增多，Mg17Sr2相熔化的時(shí)間減少并且Sr原子的擴(kuò)散速度變快。根據(jù)Sr細(xì)化晶粒的機(jī)理可以預(yù)知加入Ca元素之后中間合金的變質(zhì)效果變好。
　　 ZA125高鋅鎂合金中加

6、入Mg-10Sr中間合金進(jìn)行變質(zhì)處理后，合金的相組成為α-Mg基體相，τ-Mg32(Al，Zn)49和Mg51Zn20相;當(dāng)加入含Ca的Mg-10Sr中間合金時(shí)，除了α-Mg基體相，τ-Mg32(Al，Zn)49和Mg51Zn20相外，還出現(xiàn)了少量的Ca2Mg6Zn3相。Mg-10Sr-xCa中間合金加入到ZA125高鋅鎂合金中后，合金的顯微組織形貌發(fā)生了很大的變化，晶界處連續(xù)分布的粗大網(wǎng)狀組織逐漸破碎，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的半連續(xù)狀和長(zhǎng)條狀彌散

7、地分布在集體中，層片狀的共晶組織數(shù)量減少。當(dāng)加入Mg-10Sr-1.5Ca中間合金時(shí)，出現(xiàn)了灰色的塊狀新相，層片狀的共晶組織含量很少。
　　 隨著中間合金中Ca含量的升高，ZA125高鋅鎂合金合金的常高溫抗拉強(qiáng)度都逐漸提高。當(dāng)中間合金的含Ca量為1.5wt.％時(shí)，ZA125合金的常高溫抗拉強(qiáng)度都達(dá)到了最大值，分別為197MPa，170MPa，比加入不含Ca的鎂鍶中間合金分別增加了21.4％和25.9％，同時(shí)合金在常溫和高溫下的伸

8、長(zhǎng)率也逐漸升高，在1.5％時(shí)達(dá)到最大值，分別為2.4％和5.7％，分別提高了85.6％和83.9％。合金的沖擊韌度和布氏硬度也隨著中間合金中含Ca量的增加而逐漸升高，在Ca含量為1.5wt.％時(shí)達(dá)到最大值，分別為7.42 J/cm2和67.5HB，比加入不含Ca的鎂鍶中間合金分別提高了44％和29.1％。
　　 通過(guò)將Mg-10Sr-xCa中間合金加入到ZA125合金進(jìn)行變質(zhì)處理，合金的各項(xiàng)性能得到了顯著的提升，也驗(yàn)證了Mg-1