自生準晶增強Mg93Zn6Y1合金組織和力學性能的優(yōu)化.pdf

1、作為目前工程應用中最輕的金屬結構材料，鎂合金被廣泛的應用于交通工具、3C產(chǎn)品和航空航天等領域。然而，由于鎂合金的高溫性能較差，這使得其在高溫零件中不能得到廣泛應用。為了提高鎂合金的性能，迫切的需要引入具有較高的硬度和熱穩(wěn)定性的增強相作為鎂合金的強化相。相比準晶顆粒增強鎂基復合材料，自生準晶增強鎂合金減少了準晶顆粒的預制、處理和加入等復雜的制備工藝，其制備工藝相對簡單，可以適用于大規(guī)模生產(chǎn)。為此，本論文以自生準晶增強Mg93Zn6Y1合金

2、作為研究對象，研究了施加直流磁場處理、添加合金元素Cu、T4熱處理工藝、澆注溫度和冷卻速度對鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金組織和力學性能的影響，并分別探討了其作用機理。研究結果表明：
　　1)隨著直流磁場的加入，在磁場強度為0~1.2T的范圍內(nèi)，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金的晶粒尺寸隨著磁場強度的增加呈現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律，當磁場強度為0.3T時，合金鑄態(tài)組織的細化效果最明顯。合金試樣縱截面的晶粒尺寸明顯比橫截面的晶粒尺寸大。橫截面上

3、的X射線衍射圖譜最強峰在磁場強度為0.6T時發(fā)生變化，從(101)轉(zhuǎn)移至新的晶面(201)，同時還出現(xiàn)了另一個新的晶面(110)。隨著磁場強度的增加，在0~1.2T的范圍內(nèi)，(100)晶面所對應的衍射峰峰值逐漸增強，合金在(100)晶面形成了擇優(yōu)取向。鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金的力學性能隨著磁場強度的增加呈現(xiàn)出逐漸升高的規(guī)律，當磁場強度為1.2T時，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金的力學性能最好，抗拉強度和伸長率分別為169Mpa和2.8％，

4、與無磁場處理的鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金相比，分別提升了19.8%和33.3%。
　　2) Cu元素的引入使得鑄態(tài)Mg-Zn-Y-xCu系合金中生成了MgZnCu相（MgCu2型Laves相），合金的晶粒尺寸隨著Cu含量的增加呈現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律，當Cu含量為1.5at%時，合金鑄態(tài)組織的細化效果最明顯。Cu元素的引入使得鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金的室溫和高溫（200℃）力學性能均得到提高，在室溫和高溫下，鑄態(tài)Mg91.5Zn

5、6Y1Cu1.5合金的抗拉強度和伸長率分別為178Mpa、3.8%和153MPa、10.6%，相比鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金，分別提高了10.5%、40.7%和26.4%、49.3%。
　　3)經(jīng) T4熱處理后，Mg-Zn-Y-xCu系合金的鑄態(tài)組織主要由初生α-Mg+I-phase+Laves相組成。鑄態(tài)Mg-Zn-Y-xCu系合金的抗拉強度隨著Cu含量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律，當Cu含量為1.5at.%時，合金的力學性能

6、最好，抗拉強度達到180MPa。與未經(jīng)T4熱處理的鑄態(tài)Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金相比，經(jīng)過T4熱處理后的鑄態(tài)Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的抗拉強度僅提升了2MPa。由此可見，T4熱處理工藝對鑄態(tài)Mg-Zn-Y-xCu系合金的力學性能提升效果并不明顯。
　　4）隨著澆注溫度的升高，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金的晶粒尺寸逐漸增大，合金的力學性能呈現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律，當澆注溫度為720℃時，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1合金

7、的力學性能最好，其抗拉強度和伸長率分別達到161MPa和3.1%。
　　5）隨著冷卻速度的降低，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1和Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的晶粒尺寸均逐漸增大，合金的力學性能均呈現(xiàn)出逐漸降低的規(guī)律。在低冷卻速度下，鑄態(tài)Mg93Zn6Y1和Mg91.5Zn6Y1Cu1.5合金的抗拉強度和伸長率分別只有96MPa、0.8%和114MPa和1.5%，相對高冷卻速度下的力學性能分別降低了39.6%、66.6%和40%、6