原位Al-,4-C-,3-及合金元素對(duì)AM60A鎂合金組織與性能的影響.pdf

1、鎂合金具有密度小，電子屏蔽能力強(qiáng)，阻尼減震性能好，機(jī)械加工方便，使其在汽車、電子、航空等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但鎂合金的應(yīng)用遠(yuǎn)不及其它主要金屬材料，造成這種現(xiàn)狀的主要原因在于鎂合金材料自身的強(qiáng)度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等原因。 因此，通過晶粒細(xì)化的方法，積極探索改善鎂合金的力學(xué)性能和成形性能的途徑，對(duì)于推動(dòng)鎂合金材料的應(yīng)用并發(fā)揮其性能優(yōu)勢具有重要意義。 Al4C3是高熔點(diǎn)陶瓷相，在鎂合金熔體中具有良好的熱穩(wěn)

2、定性，其晶體結(jié)構(gòu)與α-Mg相同，而且兩者的晶格常數(shù)相近，是α-Mg的良好異質(zhì)晶核。 采用Al4C3顆粒作為鎂合金晶粒細(xì)化劑可有效解決傳統(tǒng)碳質(zhì)孕育法中直接加入含碳物質(zhì)所帶來的問題，如石墨顆粒難以潤濕、MgCO3引入雜質(zhì)、C2Cl6污染環(huán)境等等。另外，這些含碳物質(zhì)的加入難以定量分析合金中Al4C3顆粒的含量。因此，Al4C3作為鎂及鎂合金晶粒細(xì)化劑極具優(yōu)勢。 本文以目前應(yīng)用廣泛的AM60A合金為研究對(duì)象，單獨(dú)添加Al4C3顆

3、粒和復(fù)合添加Al4C3和Ce、Ca、Sr，研究其對(duì)AM60A合金顯微組織細(xì)化作用及對(duì)力學(xué)性能和腐蝕性能的影響，并探討其機(jī)理。 通過研究結(jié)果表明：AM60A鎂合金的鑄態(tài)組織由初生相α-Mg和第二相β-Mg17Al12組成，分布在晶界處β-Mg17Al12相的形態(tài)主要有骨骼狀、塊狀、顆粒狀和片層狀等形態(tài)。 單獨(dú)添加Al4C3及復(fù)合添加Al4C3和Ce、Ca、Sr均能細(xì)化鎂合金組織，使α-Mg基體相細(xì)化、β-Mg17Al12第

4、二相細(xì)小、均勻，力學(xué)性能和腐蝕性能提高。在本試驗(yàn)條件下，單獨(dú)加入0.5wt％Al4C3，合金晶粒尺寸為75μm；當(dāng)Al4C3含量為0.5wt％，Ce、Ca、Sr的含量分別為0.2wt％、0.05wt％、0.1wt％時(shí)，晶粒尺寸分別為62μm、46μm、41μm，晶粒細(xì)化效果更好，都大大小于基體合金晶粒尺寸300μm。 在T6條件下，隨著Al4C3和Ce、Ca、Sr的添加，AM60A合金抗拉強(qiáng)度明顯提高，添加0.5％Al4C3、0

5、.5％Al4C3-0.2％Ce、0.5％Al4C3--0.05％Ca、0.5％Al4C3-0.1％Sr時(shí)，強(qiáng)度分別為193.37MPa、200.14MPa、206.2MPa、217.04MPa，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基體合金的158.5MPa，但延伸率仍然較低。添加0.5％Al4C3、0.5％Al4C3-0.2Ce、0.5％Al4C3-0.05％Ca、0.5％Al4C3-0.1Sr時(shí)，腐蝕速率為7.8004mm/a、3.1902mm/a、9.912