堿土元素鍶、鈣對(duì)AZ91鎂合金鑄態(tài)組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、良好的機(jī)加工性能等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)成為汽車、電子等行業(yè)的首選輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。Mg-Al系合金中的AZ91合金具有優(yōu)異的鑄造工藝性能，且成本低廉，是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的鑄造鎂合金。但在該系合金上進(jìn)行改良的合金大多具有強(qiáng)度有限、成本偏高、脆化、熱裂、粘模加重等缺點(diǎn)，限制了其作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍。 本文以AZ91合金為基體，堿土族元素Sr和Ca為合金化元素，采用自行研制的熔鑄工藝，配制了十多種不同

2、成分的合金。運(yùn)用金相顯微分析（OM）、X 射線衍射分析（XRD）、差熱分析（DSC）、掃描電子顯微鏡（SEM）、力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)等多種分析和測(cè)試手段，研究了Sr和Ca對(duì)AZ91合金的顯微組織形態(tài)、凝固特征及力學(xué)性能的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，將Sr單獨(dú)添加到AZ91母合金中，Sr會(huì)因固溶而改變?chǔ)?Mg的晶格常數(shù)，添加量超過(guò)0.1wt.％時(shí)Sr以細(xì)塊或桿狀化合物Al4Sr方式存在于晶界共晶組織。 添加Sr元素不能顯著提高AZ91鎂合

3、金的共晶熔化溫度。加Sr的AZ91合金斷裂形式為準(zhǔn)解理斷裂，微裂紋均形成于β/Mg界面或共晶組織內(nèi)部，并通過(guò)晶界的結(jié)合薄弱區(qū)裂紋得到擴(kuò)展。適宜的Sr添加量（0.1～0.2 wt.％）能抑制β相生長(zhǎng)，減少共晶組織體積分?jǐn)?shù)，通過(guò)形成的化合物粒子釘扎晶界，延遲晶界滑移，使合金的強(qiáng)度和韌性得到提高。 向含1.3 wt.％Ca的AZ91合金中添加一定量Sr后，出現(xiàn)Al4Sr、Mg2Ca和Al2Ca化合物，多數(shù)沿晶界分布，少量在晶內(nèi)分布。該

4、系列合金的斷裂機(jī)制也是準(zhǔn)解理斷裂方式，出現(xiàn)韌窩和解理面共存形貌。Ca和Sr復(fù)合添加進(jìn)一步減少晶界上共晶組織體積分?jǐn)?shù)，并將AZ91共晶相的熔化溫度提高達(dá)30℃以上，增強(qiáng)了其熱穩(wěn)定性，但并不隨著Sr含量的增加而出現(xiàn)顯著變化。合適的Sr添加量有助于細(xì)化鑄態(tài)枝晶組織、促進(jìn)共晶相共生生長(zhǎng)趨勢(shì)，降低含鈣AZ91鎂合金的晶間縮松。同時(shí)減少了AZ91的共晶組織體積分?jǐn)?shù)，形成的化合物粒子釘扎晶界，有利于晶界強(qiáng)度的提高，使加鈣AZ91鎂合金的力學(xué)性能增強(qiáng)。