AZ系鎂合金壓入蠕變行為的研究.pdf

1、鎂合金的高溫性能尤其是抗蠕變性能較差，制約了其在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。提高鎂合金的高溫性能一直是鎂合金研究的熱點(diǎn)。本文選用工業(yè)上較為常用的AZ81合金為基礎(chǔ)，添加富鈰稀土得到AZ81+0.5％RE合金，AZ81+1.5％RE合金和AZ81+2.5％RE合金。采用自制的試驗(yàn)裝置對其進(jìn)行壓入蠕變試驗(yàn)，通過建立穩(wěn)態(tài)壓入蠕變本構(gòu)方程分析合金蠕變時(shí)的行為特點(diǎn)，利用X射線衍射和掃描電子顯微鏡等設(shè)備觀察蠕變前后組織和成分的變化，探討合金在試驗(yàn)條件下的蠕變機(jī)

2、制。結(jié)果表明：
　　 (1)在溫度為120～180℃，應(yīng)力為125～175MPa的試驗(yàn)條件下，AZ81合金、AZ81+0.5％RE合金，AZ81+1.5％RE合金和AZ81+2.5％RE合金在穩(wěn)態(tài)壓入蠕變時(shí)應(yīng)力指數(shù)n的平均值分別為2.33、2.20、1.98和1.62，蠕變激活能Qc的平均值分別為49.0kJ/mol、52.9kJ/mol、56.0kJ/mol和59.6kJ/mol，材料結(jié)構(gòu)常數(shù)A分別為2360、2080、471

3、和130。
　　 (2)AZ81合金的鑄態(tài)組織為α-Mg和β-Mg17Al12，蠕變后沒有新相生成，但是蠕變過程中在晶界處有大量的、粗大的Mg17Al12相非連續(xù)析出，導(dǎo)致合金的抗蠕變性能急劇下降。
　　 (3)向AZ81合金中添加富鈰稀土后，在凝固時(shí)會(huì)在晶界析出針狀或點(diǎn)狀的Al4Ce相，Al4Ce相能阻礙晶粒的生長，起到細(xì)化晶粒的作用。AZ81+0.5％RE合金，AZ81+1.5％RE合金和AZ81+2.5％RE合金的

4、鑄態(tài)組織都是α-Mg、β-Mg17Al12和Al4Ce相。在AZ81+2.5％RE合金中Al4Ce相的形貌比較粗大。
　　 (4)含稀土的AZ81合金進(jìn)行蠕變試驗(yàn)后沒有新相生成。添加稀土的含量越高，AZ81E合金的抗蠕變性能越好。由于Ce元素和Al元素的結(jié)合能力較強(qiáng)，在蠕變過程中會(huì)生成熔點(diǎn)較高的Al4Ce相，抑制了Mg17Al12相的非連續(xù)析出。此外Al4Ce相針扎晶界的能力較強(qiáng)，進(jìn)一步提高合金的抗蠕變性能。
　　 (5

5、)在本試驗(yàn)設(shè)定的溫度和應(yīng)力條件下，AZ81合金和AZ81+0.5％RE合金蠕變時(shí)占主導(dǎo)的是晶界滑移機(jī)制，此外還存在位錯(cuò)滑移機(jī)制但對蠕變的影響作用較小。AZ81+1.5％RE合金和AZ81+2.5％RE合金蠕變時(shí)占主導(dǎo)的是晶界滑移機(jī)制，此外有擴(kuò)散蠕變機(jī)制伴隨晶界滑移出現(xiàn)，但是對蠕變的影響不大。
　　 (6)盡管稀土添加量越高，AZ81合金的抗蠕變性能越好，但是結(jié)合合金在常溫時(shí)的綜合力學(xué)性能，以及高溫時(shí)的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性，還