Mg-Al-Sn-Y合金組織與性能研究.pdf

1、近幾年來，隨著對結(jié)構(gòu)輕量化和節(jié)能減排的需求加劇，鎂合金的發(fā)展越來越重要。本文以Mg-Al-Sn合金為基礎(chǔ)，稀土元素Y、元素Mn為合金化元素，采用電磁感應(yīng)熔煉爐在氬氣氛圍下熔煉制備出8中不同成分的合金，通過X射線熒光光譜儀(XRF)、X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能量色散 X射線譜儀(EDS)、拉伸試驗機、電化學(xué)工作站和析氫實驗裝置等手段研究了元素Y、Mn對不同狀態(tài)下合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能的

2、影響。
　　研究了Mg-4Al-2Sn-xY(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.％)合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能。鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn合金呈現(xiàn)明顯的枝晶結(jié)構(gòu)，主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成。當添加元素Y后，鑄態(tài)合金的枝晶發(fā)生細化，生成新的塊狀相Al2Y相，隨著Y元素含量的增加，Al2Y相的數(shù)量逐漸增加、尺寸增大并發(fā)生一定的偏聚，而Mg17Al12相的數(shù)量逐漸減少并由沿晶界連續(xù)分布變成彌散分布。鑄

3、態(tài)合金的力學(xué)性能隨著Y含量的增加而逐漸降低。合金均勻化后經(jīng)熱擠壓變形后，合金晶粒細化，存在部分動態(tài)再結(jié)晶區(qū)，且有少量細小的Mg2Sn相沿著晶界析出，合金的力學(xué)性能隨Y的添加有一定的提升。添加元素Y可以減弱 Mg-4Al-2Sn合金的拉壓不對稱性，當Y的含量為1.0和1.5 wt.%，合金的CYS/TYS的值為0.93和1.06。添加Y可以改善合金的耐蝕性，隨著Y含量的增加合金的耐蝕性先增加后降低再增加，其中，擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-

4、0.5Y合金的耐蝕性最好。
　　研究了Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.%)合金的顯微組織和力學(xué)性能。鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.4Mn合金呈現(xiàn)明顯的細小樹枝晶狀，由α-Mg相、Mg2Sn相、單質(zhì)Mn和Al8Mn5相組成。添加合金元素Y后，鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的組織形態(tài)發(fā)生變化并出現(xiàn)顆粒狀的第二相Al2Y相。隨著Y含量的增加，鑄態(tài)枝晶的尺寸變化不大，鑄態(tài)合金中

5、的顆粒第二相尺寸長大并發(fā)生偏聚，且鑄態(tài)合金的組織中連續(xù)的網(wǎng)狀樹枝晶逐漸被斷開。合金均勻化后經(jīng)熱擠壓變形后，合金晶粒細化，存在部分動態(tài)再結(jié)晶區(qū)，與Mg-4Al-2Sn-xY合金相比，動態(tài)再結(jié)晶區(qū)域增多。均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.4Mn合金的力學(xué)性能隨Y的增加變化不大，說明添加元素Mn后，元素Y對合金的力學(xué)性能影響減弱，與Mg-4Al-2Sn-xY合金力學(xué)性能相比，微量Mn可以提高合金的強度。
　　研究了未均勻化擠壓態(tài)Mg

6、-4Al-2Sn-xY-0.4Mn(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.%)合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能。未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金呈現(xiàn)細小的等軸晶結(jié)構(gòu)，明顯可以看到沿著晶界分布一些細小彌散的納米級顆粒 Mg2Sn相，合金發(fā)生較為充分的動態(tài)再結(jié)晶。合金常溫拉伸力學(xué)性能隨著 Y的添加有一定的提升，但較均勻化態(tài)擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的力學(xué)性能有所增加；200oC高溫力學(xué)性能隨

7、著Y的添加變化不大，但高溫的延伸率達到70%以上。合金的耐蝕性隨著Y含量的增加先增加后降低再增加。其中，未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.5Y合金的耐蝕性最好。
　　因此，通過添加元素Y、元素Mn及熱處理對Mg-4Al-2Sn合金進行優(yōu)化，根據(jù)力學(xué)性能、耐蝕性能和經(jīng)濟性考慮，未均勻化擠壓態(tài) Mg-4Al-2Sn-0.5Y-0.4Mn合金的性能最好，其常溫屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為216 MPa、303 MPa和12.3