AZ31-xNd鎂合金熔煉、組織與性能的研究.pdf

1、本文以提高AZ31鎂合金性能作為研究方向，較系統(tǒng)地研究了AZ31-xNd合金的熔煉、制備、鑄態(tài)組織和性能、擠壓態(tài)組織和性能及耐蝕性能等。
　　 通過對(duì)AZ31-xNd合金熔體化學(xué)反應(yīng)及各組元揮發(fā)行為進(jìn)行熱力學(xué)分析與計(jì)算，明確了熔煉過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)并掌握了配料時(shí)各組元的增加率，進(jìn)而可控制不利反應(yīng)的進(jìn)行并準(zhǔn)確控制合金的成分。結(jié)合鎂合金的熔煉特性對(duì)熔煉設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，制備出了質(zhì)量?jī)?yōu)良的AZ31-xNd合金

2、鑄棒，為后續(xù)研究工作奠定了基礎(chǔ)。新工藝的創(chuàng)新點(diǎn)在于集熔化、處理、澆注為一體，整個(gè)過程在自動(dòng)、封閉、連續(xù)下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了安全、清潔、高效、高質(zhì)量的鎂合金材料制備；由于不使用熔劑和溫室效應(yīng)強(qiáng)的SF6氣體，減少了廢氣的排放，減輕了對(duì)環(huán)境的污染。封閉式熔煉及澆注集成系統(tǒng)的特點(diǎn)在于不使用熔劑，通過反復(fù)抽真空和充Ar氣可清洗干凈熔煉及澆注裝置內(nèi)的雜質(zhì)氣體，整個(gè)熔煉及澆注過程均在Ar氣保護(hù)的封閉空間內(nèi)進(jìn)行。
　　 模具的特點(diǎn)在于將連通器原理與鎂

3、合金的熔煉特性結(jié)合，使檢測(cè)用合金鑄棒部分純度更高。
　　 研究了Nd及Nd含量的變化對(duì)AZ31合金微觀組織的影響，結(jié)果表明：Nd在鑄態(tài)AZ31合金中主要以顆粒和針狀的A12Nd和Mg12Nd化合物形式存在，且隨著合金中Nd含量的增加，化合物數(shù)量增多，尺寸變大；擠壓過程中，鑄態(tài)時(shí)富集在晶界上或溶解在α-Mg基體中的Al2Nd和Mg12Nd化合物以細(xì)小顆粒重新析出，并均勻、彌散分布。
　　 Nd可明顯細(xì)化AZ31合金的晶粒。

4、鑄態(tài)時(shí)，含0.6％Nd合金的晶粒尺寸最小，由未加Nd時(shí)的68μm降至約29μm，降低幅度約為57.9[％]。“凝固過程中溶質(zhì)再分配使固液界面前沿成分過冷度增大”是Nd細(xì)化鑄態(tài)AZ31合金的主要機(jī)理。擠壓態(tài)時(shí)，含0.6％Nd的合金晶粒尺寸最小，由未加Nd時(shí)的26μm降至約10μm，降低幅度為61.5[％]?！皵D壓過程中析出的第二相粒子的數(shù)量、形狀及分布狀態(tài)”是Nd細(xì)化擠壓態(tài)AZ31合金的主要機(jī)理。
　　 研究了Nd及Nd含量的變化

5、對(duì)AZ31合金力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：Nd能夠提高鑄態(tài)AZ31合金的室溫拉伸性能。含0.6％Nd合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率值最高，分別為245Mpa、171Mpa和9[％]，比不含Nd時(shí)分別提高了14.3[％]、24.6[％]和44.4[％]?！凹?xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的共同作用”是提高鑄態(tài)AZ31-xNd合金力學(xué)性能的主要強(qiáng)化機(jī)制。
　　 Nd能夠提高擠壓態(tài)AZ31合金的室溫拉伸性能。含0.6％Nd合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和

6、伸長(zhǎng)率值最高，分別為325Mpa、247Mpa和18.1[％]，比不含Nd時(shí)分別提高了13.6[％]、27.5[％]和14.9[％]?！暗诙鄰?qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的共同作用”是提高擠壓態(tài)AZ31-xNd合金室溫力學(xué)性能的主要強(qiáng)化機(jī)制。
　　 鑄態(tài)和擠壓態(tài)AZ31-xNd合金的微觀組織與室溫拉伸性能的關(guān)系具有相同的變化規(guī)律：合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率隨著合金晶粒尺寸的減小而提高。含0.6[％]Nd合金的晶粒尺寸最小，拉伸性能最好。

7、
　　 Nd能夠提高擠壓態(tài)AZ31合金的高溫拉伸性能。AZ31-xNd合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨拉伸溫度的升高而降低，伸長(zhǎng)率則隨拉伸溫度的升高而升高。
　　 同一溫度下，含Nd的AZ31合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均高于不含Nd的合金?！暗诙嗍欠窬哂懈叩臒岱€(wěn)定性”是提高擠壓態(tài)AZ31-xNd合金高溫力學(xué)性能的主要強(qiáng)化機(jī)制。
　　 研究了Nd對(duì)擠壓態(tài)AZ31合金耐蝕性能的影響，結(jié)果表明：Nd能夠明顯提高AZ31

8、合金的耐蝕性能，含0.6％Nd合金的耐蝕性能最好。在AZ31-xNd合金微觀組織與耐蝕性能的關(guān)系中，合金中有第二相存在，合金的耐蝕性能提高；合金的晶粒尺寸減小，耐蝕性能提高?！癗d對(duì)合金晶粒的細(xì)化和第二相的作用”是Nd對(duì)AZ31合金腐蝕行為的影響機(jī)制。
　　 Nd能夠同時(shí)提高AZ31合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。因此，用Nd對(duì)鎂合金進(jìn)行組織改性是鎂合金研究與開發(fā)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　 力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果表明：AZ31-xN