準(zhǔn)晶增強(qiáng)AM60鎂合金的研究.pdf

1、1984年，在Al-Mn體系中，在快速凝固的條件下人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶，準(zhǔn)晶從此走進(jìn)研究學(xué)者的視野，并且在其他的諸多體系中同樣證明準(zhǔn)晶的存在。準(zhǔn)晶的非周期性，表現(xiàn)出非常特別的性能，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，準(zhǔn)晶體增強(qiáng)后的材料，性能更加滿足其工業(yè)上的應(yīng)用要求。
　　鎂合金因?yàn)槠渥陨淼牡兔芏群透弑葟?qiáng)度性質(zhì)，在諸多行業(yè)中作用巨大。鎂合金近些年在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用備受關(guān)注，但和鋁合金相比，鎂合金因?yàn)槠錂C(jī)械性能比較低及不耐腐蝕等缺點(diǎn)，嚴(yán)重阻礙了鎂合金在

2、實(shí)際生產(chǎn)中的使用，只有部分?jǐn)D壓鑄造的鎂合金性能可滿足汽車(chē)行業(yè)指標(biāo)。
　　AM60鎂合金是常見(jiàn)的一種工業(yè)應(yīng)用材料，較AZ91系列鎂合金而言，AM60具有更優(yōu)良的延展性，但強(qiáng)度相對(duì)比較低。目前人們對(duì)AM60組織及性能的認(rèn)識(shí)與研究還比較薄弱。AM60鎂合金的多項(xiàng)性能目前還滿足不了汽車(chē)輪轂零件相關(guān)指標(biāo)的嚴(yán)格要求，在此背景下，提高其性能的相關(guān)研究工作就顯得尤為重要。準(zhǔn)晶以?xún)?yōu)良的特征，吸引了眾多研究學(xué)者的目光，準(zhǔn)晶增強(qiáng)AM60鎂合金的研究為其

3、應(yīng)用開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。本研究試圖通過(guò)利用準(zhǔn)晶的特征來(lái)增強(qiáng)AM60鎂合金。研究?jī)?nèi)容主要包括三個(gè)板塊:
　　第一板塊，控制一定的熔煉溫度，用重力澆注的方式，首先制備出Mg-Zn-Y三元準(zhǔn)晶中間合金。采用OM觀察、SEM技術(shù)、EDS、以及XRD技術(shù)等測(cè)試，對(duì)試驗(yàn)制備的準(zhǔn)晶中間合金進(jìn)行組織形貌觀察、成分鑒定、物相檢測(cè)、物相分布的研究，以及準(zhǔn)晶基體合金的強(qiáng)化效果，即對(duì)組織和性能的影響。
　　少量Y原子使初生的物相α-Mg+MgxZny向

4、準(zhǔn)晶相轉(zhuǎn)變，生成的準(zhǔn)晶相為Mg42Zn50Y8，呈現(xiàn)四、五、六花瓣樣的結(jié)構(gòu)形貌，且不含“花蕊”。Mg7Zn3相和Mg42Zn50Y8準(zhǔn)晶相兩者之間交替形成“菌”狀結(jié)構(gòu)，該現(xiàn)象說(shuō)明體系中有共晶組織存在。加一定量Mg42Zn50Y8準(zhǔn)晶中間合金到AM60中，能夠改變基體晶粒的形成與長(zhǎng)大過(guò)程，起晶粒細(xì)化作用，在一定范圍內(nèi)，隨著準(zhǔn)晶量的增加，晶粒尺寸逐步減小。準(zhǔn)晶中間合金使得AM60硬度由原來(lái)的54HB增加到74.5HB，拉伸強(qiáng)度由165MPa

5、增加到204MPa，屈服強(qiáng)度由75MPa增加到100MPa，合金的伸長(zhǎng)率沒(méi)有明顯的變化。
　　第二板塊，采用常溫重力澆注方法，制備Mg-Zn-Y-Mn四元準(zhǔn)晶中間合金，并用該準(zhǔn)晶中間合金對(duì)AM60鎂合金進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)研究非金屬元素Si對(duì)AM60鎂合金組織性能的影響，確定最佳成分比例，將準(zhǔn)晶中間合金與Si復(fù)合強(qiáng)化基體鎂合金。
　　MZYM準(zhǔn)晶中間合金主要為:Mg40Zn46Y9M5準(zhǔn)晶相、α-Mg基體、Mg7Zn3相和α-Zn

6、相。Mg7Zn3和準(zhǔn)晶相也交替形成“菌”狀結(jié)構(gòu)，形成共晶組織。Mn含量的增加，使Mg-Zn-Y-Mn準(zhǔn)晶中間合金中“菌”狀結(jié)構(gòu)向五花瓣?duì)钷D(zhuǎn)變，最終向帶有球狀“花蕊”的五花瓣?duì)钷D(zhuǎn)變。Mg-Zn-Y-Mn準(zhǔn)晶改變基體晶粒的形成與長(zhǎng)大過(guò)程，起到晶粒細(xì)化和彌散強(qiáng)化作用，使得AM60硬度由原來(lái)的54HB增加到74HB，拉伸強(qiáng)度由165MPa增加到205MPa，屈服強(qiáng)度由75MPa增加到117MPa，伸長(zhǎng)率由原來(lái)的6.5％最多升高至7.9％。

7、>　　常規(guī)鑄造制備Si增強(qiáng)的AM60鎂合金材料，形成Mg2Si增強(qiáng)相，Si外加量為1.0％時(shí)，Mg2Si主要為樹(shù)枝狀、棒狀或者不規(guī)則的塊狀，體系中Si的含量繼續(xù)增添，當(dāng)百分含量超過(guò)1.5時(shí)，過(guò)多的非金屬元素Si，發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，使Mg2Si出現(xiàn)粗化。合金體系中添加Si在一定程度上能夠提高合金材料的硬度及強(qiáng)度，但對(duì)伸長(zhǎng)率的影響效果甚微。
　　通過(guò)同時(shí)添加8％MZYM準(zhǔn)晶中間合金和1.0％Si到AM60鎂合金中，AM60鎂合金的硬度由原

8、來(lái)的54HB增加到77HB，拉伸強(qiáng)度由原來(lái)165MPa增加到212MPa，屈服強(qiáng)度由原來(lái)的75MPa增加到119MPa，伸長(zhǎng)率變化不大。
　　第三板塊，不僅研究Mg-Zn-Y-Mn四元準(zhǔn)晶中間合金對(duì)AM69鎂合金的影響，同時(shí)研究非金屬元素Se對(duì)AM60鎂合金的影響，確定兩者的最佳復(fù)合比例，將準(zhǔn)晶中間合金與Se復(fù)合強(qiáng)化基體鎂合金。采用常規(guī)鑄造制備Se增強(qiáng)的AM60鎂合金材料，形成AlxSey增強(qiáng)相，Se對(duì)Mg17Al12相的析出過(guò)程