超聲原位制備耐熱鎂合金及其力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以稀土元素Sm和Mg-Al系鎂合金中的AZ61為主要研究對象,高能超聲作用下原位合成Al2Sm/AZ61耐熱鎂合金,研究高能超聲工藝參數(shù)對Al2Sm/AZ61合金的凝固組織、力學(xué)性能的影響,討論超聲工藝對Al2Sm顆粒的影響機(jī)制和稀土元素Sm在鎂合金中的細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制;以超聲時(shí)間、超聲功率、稀土含量作為變量對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行正交優(yōu)化組合,以獲得高能超聲原位制備 Al2Sm/AZ61合金最佳制備工藝路線與參數(shù)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:超聲原位制備

2、Al2Sm/AZ61合金最佳制備工藝是:在稀土Sm含量為2.0％的AZ61鎂合金中施加750W、110s的高能超聲,此工藝制備出的Al2Sm/AZ61合金的晶粒最細(xì)小,且合金中生成的 Al2Sm增強(qiáng)相顆粒也最細(xì)小,均勻分布于熔體中,其室溫抗拉強(qiáng)度和伸長率達(dá)到399MPa、8%,高溫抗拉強(qiáng)度和伸長率達(dá)到298MPa、16.5%。研究熱處理工藝對Al2Sm/AZ61鎂合金硬度的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)400℃+22h固溶加200℃+20h時(shí)效后AZ61

3、-2%Sm-750W合金的顯微硬度提高了10%。
　　探討了Sm含量對AZ61鎂合金的影響,并分析稀土Sm在AZ61中的主要作用。β-Mg17Al12相的大小和數(shù)量隨著 Sm的含量增加會(huì)沿著晶界減少,Al2Sm金屬間化合物主要分布在晶界;隨著Sm的添加AZ61合金的晶粒尺寸下降,在研究中,AZ61-1Sm具有最小晶粒;合金中Sm的含量為1%時(shí)屈服強(qiáng)度和極限拉伸強(qiáng)度有最大值分別為142MPa和215MPa,極限拉伸性能的改善主要?dú)w因

4、于晶粒細(xì)化、固溶強(qiáng)化、形成了細(xì)小的Al2Sm高溫強(qiáng)化相,當(dāng)AZ61中的Sm含量為1.5%時(shí),延伸率最好,然而當(dāng)Sm含量降低時(shí)合金的延伸率進(jìn)一步提高。
　　研究了超聲對 Al2Sm/AZ61鎂合金的影響,分析了高能超聲的影響機(jī)制。Al2Sm增強(qiáng)相尺寸在無超聲處理時(shí)約為13μm,而有超聲處理時(shí)下降到約6μm;高能超聲產(chǎn)生1446MPa左右的高壓和104K左右的高溫,高溫、高壓所產(chǎn)生的沖擊波使得AZ61-2Sm合金中半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg17