TiB-,2-的原位制備及合金元素對AZ91D合金組織與性能影響.pdf

1、鎂合金具有優(yōu)良的物理和力學(xué)性能，在航空航天、汽車、電子器件等行業(yè)上的應(yīng)用有廣闊的前景。但鎂合金也存在自身的脆性大、強(qiáng)度低、耐蝕性差和高溫性能差等缺點(diǎn)。研究表明，通過晶粒細(xì)化的方法，可以有效改善鎂合金的性能。因此鎂合金的細(xì)化研究越來越受到人們的關(guān)注。 在無可控氣氛保護(hù)條件下采用粉末原位合成工藝，通過合理選擇反應(yīng)物粉末的配比以及反應(yīng)溫度與時(shí)間等參數(shù)，成功制備了具有良好界面的Mg-TiB2中間合金。利用XRD、SEM和EDS分析了中間

2、合金的物相組成、微觀形貌及微區(qū)成分。 以目前應(yīng)用最為廣泛的AZ91D合金為研究對象，選用原位制備的Mg-50％TiB2中間合金和合金元素Ce、Ca、Sr為細(xì)化劑，研究了單獨(dú)添加TiB2以及TiB2與合金元素Ce、Ca、Sr復(fù)合添加對合金組織的細(xì)化作用及性能的影響，同時(shí)也探討了TiB2和合金元素Ce、Ca、Sr對鎂合金的晶粒細(xì)化機(jī)理。 利用金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析和XRD衍射等手段分析了合金的微觀組織。結(jié)果表明：AZ

3、91D合金的鑄態(tài)組織由初生相α-Mg和第二相β-Mg17Al12組成，其中第二相的形態(tài)主要有骨骼狀、塊狀、顆粒狀和層片狀等形態(tài)，分布在晶界處。TiB2和Ce、Ca、Sr的添加使得AZ91D合金的組織顯著細(xì)化。在含0.7％TiB2時(shí)可獲得細(xì)小的晶粒組織，使基體合金的平均晶粒尺寸由240μm減小至50μm。另外，TiB2的加入導(dǎo)致β-Mg17Al12相由大塊骨骼狀的完全離異共晶轉(zhuǎn)變成β相內(nèi)部存在α-Mg的蜂窩狀部分離異共晶，而且β相的尺寸變

4、小、分布更趨彌散。當(dāng)復(fù)合添加TiB2與合金元素Ce、Ca、Sr時(shí)，合金的晶粒組織更加細(xì)小，其含量分別為0.2％、0.1％、0.1％時(shí)，平均晶粒尺寸分別為48μm、46μm、49μm。 TiB2的添加使合金熱處理后的力學(xué)性能顯著提高，但延伸率變化不大。當(dāng)添加TiB2至0.7％時(shí)，合金硬度高達(dá)67.5HB。隨著0.7wt％TiB2和合金元素Ce、Ca、Sr的復(fù)合添加，合金的硬度均有所提高，且當(dāng)Ce、Ca、Sr添加量分別為0.2wt％

5、、0.1wt％、0.1wt％，合金的硬度值達(dá)到最高，合金硬度最高可分別達(dá)到68.6、68.8、68.2。研究了合金在3.5％NaCl溶液中的腐蝕規(guī)律和腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明，單獨(dú)添加TiB2時(shí)合金的腐蝕性能得到顯著改善。復(fù)合添加TiB2和Ce對AZ91D合金的耐蝕性有較強(qiáng)的改善作用，而堿土元素Ca、Sr的加入惡化了合金的耐腐蝕性能。Ce的加入產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物膜，凈化了合金的熔煉過程都使得合金的耐蝕性進(jìn)一步提高。而Ca和Sr的加入，降低了合金的腐