Y、Bi元素對含錫AZ80鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、本文以開發(fā)低成本、高強(qiáng)度 AZ系變形鎂合金為試驗(yàn)研究背景，選擇AZ80-2Sn合金作為基礎(chǔ)合金，采用合金化的方法在基礎(chǔ)合金中分別加入Y和Bi元素，對其鑄態(tài)、擠壓態(tài)組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究，并借助 OM、SEM、EDS、XRD以及力學(xué)性能測試等手段對其影響機(jī)理進(jìn)行深入探討，以期望能設(shè)計(jì)開發(fā)出滿足課題組要求的高強(qiáng)度變形鎂合金。
　　研究結(jié)果表明：添加適量 Y、Bi元素不僅能夠改善試驗(yàn)合金的鑄態(tài)和擠壓態(tài)組織，而且還能使合金的鑄態(tài)和擠壓態(tài)力

2、學(xué)性能得到顯著提高。
　　鑄態(tài)AZ80-2Sn合金組織主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成。添加Y元素后，合金中出現(xiàn)了新的Al2Y相，隨著Y含量的增加，合金中Al2Y相的尺寸變大、數(shù)量增多，同時合金中的 Mg17Al12相由半連續(xù)網(wǎng)狀變?yōu)椴贿B續(xù)的彌散相，其數(shù)量明顯減少，尺寸也減小。但在試驗(yàn)中Y元素的添加對合金晶粒的細(xì)化效果并不明顯。Y元素的添加使鑄態(tài)AZ80-2Sn試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度、伸長率均表現(xiàn)為先增加然后再降低的

3、趨勢。當(dāng)合金中 Y元素的添加量為0.5％時，抗拉強(qiáng)度和伸長率都達(dá)到試驗(yàn)合金的最大值，分別為215.1MPa和8.2%。與未添加Y元素的AZ80-2Sn合金相比，AZ80-2Sn-0.5Y合金的抗拉強(qiáng)度提高了18.9%，而伸長率提高了近49%。
　　擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金的組織主要由α-Mg和少量的Mg17Al12相組成，而含Y試驗(yàn)合金的擠壓態(tài)組織則主要由α-Mg、Al2Y相和少量的 Mg17Al12相組成。熱擠壓后的晶粒組織明

4、顯細(xì)于鑄態(tài)的晶粒組織。當(dāng)Y含量為0.5%時，擠壓態(tài)AZ80-2Sn-0.5Y合金的組織比較均勻，平均晶粒尺寸最小。Y元素的添加使擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率都呈現(xiàn)出先增加再降低的趨勢。當(dāng)Y含量為0.5%時，試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率均達(dá)到最佳值，分別為368.1MPa和12.9%，與此同時屈服強(qiáng)度也提升到241.3MPa。較不含Y的AZ80-2Sn合金，AZ80-2Sn-0.5Y擠壓合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸

5、長率分別提升了5.8%、5.3%和33.7%，其達(dá)到了最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。
　　添加Bi元素后，鑄態(tài)合金中出現(xiàn)了新的Mg3Bi2相，合金主要由α-Mg基體、Mg17Al12相、Mg2Sn相和Mg3Bi2相組成。同時，添加Bi元素后，合金的晶粒得到有效細(xì)化，隨著Bi含量的增加，試驗(yàn)合金的平均晶粒尺寸不斷減小。此外，Bi元素添加后，試驗(yàn)合金中半連續(xù)網(wǎng)狀Mg17Al12相有所減少，離散的Mg17Al12相相對較多。Bi元素的添加使鑄態(tài)A

6、Z80-2Sn合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率均表現(xiàn)為先增加然后再降低的趨勢。當(dāng)Bi元素的添加量為1%時，試驗(yàn)合金的綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率分別為225.4MPa、116.2MPa和8.8%。與未添加Bi元素的AZ80-2Sn合金相比，AZ80-2Sn-1Bi合金的抗拉強(qiáng)度提升幅度為22.9%，屈服強(qiáng)度提高幅度為11.2%，而伸長率的提升幅度則達(dá)到了69.2%。
　　含Bi擠壓態(tài)試驗(yàn)合金的組織主要由α-M

7、g、Mg17Al12和Mg3Bi2相組成。當(dāng)Bi含量為0.5%時，擠壓態(tài)試驗(yàn)合金的組織較為均勻，晶粒得到明顯細(xì)化，其平均晶粒尺寸約為12μm，此外，被擠壓破碎的細(xì)小Mg17Al12相和Mg3Bi2相呈顆粒狀彌散分布于基體之中。當(dāng)試驗(yàn)合金中Bi元素的添加量為0.5%時，擠壓態(tài)合金綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率分別為379.6MPa、247.1MPa和14.8%。與未添加Bi元素的擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金相比，AZ80