AZ91-x鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金是目前實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小，比強度和比剛度高，阻尼性，切削加工性能和鑄造性能好等優(yōu)點，因此，越來越多的鎂合金產(chǎn)品已用于汽車、通訊和航天工業(yè)中。其中，得到最廣泛應(yīng)用的就是AZ91鎂合金。作為汽車輕量化的主要零部件之一的汽車輪轂的服役條件決定其必須具有較高的強度和韌性，AZ91的強度較高，基本可以足汽車輪轂的強度要求，但韌性不足。另外，目前AZ91合金的抗蠕變性能差，長期工作溫度不超過120℃，使其無法用于制造對高

2、溫蠕變性能要求較高的汽車傳動部件，因此開發(fā)低成本并且具有良好的室溫及高溫性能的新型鎂合金就非常重要了。 本文采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)/能量散射光譜(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、硬度、沖擊韌性以及拉伸性能測試等分析手段，系統(tǒng)地研究了添加不同含量的稀土元素鑭和準(zhǔn)晶中間合金以及熱處理工藝對AZ91合金的顯微組織與力學(xué)性能的影響。 添加稀土元素鑭研究結(jié)果表明：加入稀土元

3、素鑭的AZ91合金鑄態(tài)顯微組織由基體a-Mg固溶體、β-Mg17Al12相和針狀的Al11La3相組成，只是β-Mg17Al12相數(shù)量減少，且基體組織明顯細(xì)化；大部分鑭與鋁結(jié)合生成高熔點、高熱穩(wěn)定性的針狀稀土相(Al11La3)，從而改善晶界相的分布。鑄態(tài)合金的宏觀硬度值隨著La的加入量的增加而增加。當(dāng)加入1.0％的La時，室溫抗拉強度、屈服強度分別比AZ91母合金提高了11％、11.5％，延伸率d略有下降，沖擊韌性達(dá)到峰值為9.94J

4、cm-2。在200℃拉伸時，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別比AZ91母合金提高了14.3％、11％和10％。固溶時效處理時，針狀A(yù)l11La3相并不溶解于基體中，但La的加入，推遲了時效硬化過程。 添加準(zhǔn)晶中間合金研究結(jié)果表明：在AZ91合金中加入鎂基準(zhǔn)晶中間合金以后，鑄態(tài)合金的顯微組織中除了a-Mg基體相、β-Mg17Al12相外還出現(xiàn)了高熱穩(wěn)定的準(zhǔn)晶相；鎂基準(zhǔn)晶中間合金的加入不僅使基體組織細(xì)化，而且使β-Mg17Al12相

5、由網(wǎng)狀分布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布，甚至使β-Mg17Al12顆?；?。合金的室溫和高溫(200℃)力學(xué)性能得到了一定的提高，尤其是加入MZYM準(zhǔn)晶中間合金的室溫沖擊韌性和高溫拉伸性能得到了大幅度的提高，當(dāng)加入5.2％的MZYM后，AZ91合金的沖擊韌性提高了152％，高溫(200℃)抗拉強度和延伸率較AZ91合金提高了38.6％和58.3％。 添加準(zhǔn)晶中間合金后AZ91熱處理研究結(jié)果表明：經(jīng)T4處理后，合金的晶粒尺寸沒有太大的變化，β-M

6、g17Al12相幾乎完全固溶于a-Mg基體中，準(zhǔn)晶顆粒相在形貌上沒有變化；經(jīng)T6熱處理后，合金組織中重新析出β-Mg17Al12相，但其數(shù)量、尺寸與形貌有所不同，準(zhǔn)晶中間合金的加入延長了β-Mg17Al12相的析出時間，而且抑制了β-Mg17Al12相的非連續(xù)析出；經(jīng)T6熱處理后，合金的室溫拉伸力學(xué)性能提高不很明顯，但合金的高溫(200℃)拉伸力學(xué)性能得到了大幅度的提高。AZ91-5.2％MZY合金，AZ91-3.4％MZYC，AZ91