合金化和熱處理對消失模鑄造AZ91D鎂合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金被譽為“21世紀綠色工程材料”，廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中。消失模鑄造被譽為“21世紀的鑄造技術(shù)”，具有廣泛的發(fā)展前景。但是消失模鑄造所采用的是干砂造型，加之普通的鎂合金的凝固范圍較寬，導(dǎo)致鑄件容易組織粗大，從而限制了鎂合金在消失模鑄造中的推廣應(yīng)用。合金化和熱處理是目前強化鎂合金的主要手段。
　　 本文采用單一添加稀土元素Y、復(fù)合添加稀土元素Y和Gd、熱處理這三種手段，對消失模鑄造AZ91D鎂合金進行組織改性，利用OM、X

2、RD、SEM、EDX、DTA及拉伸和硬度試驗等分析測試手段，研究了消失模鑄造AZ91D鎂合金顯微組織、凝固特征和力學(xué)性能的變化規(guī)律，得出了合理的合金化和熱處理方案，并探討了改善顯微組織和提高力學(xué)性能的機理。在消失模鑄造AZ91D鎂合金中單一添加Y元素，使β-Mg17Al12相的形貌轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)狀和顆粒狀，得到細化。在Y含量達到1.0%（質(zhì)量分數(shù)，下同）時，具有最佳的細化效果。隨著Y含量的增加，α-Mg 初晶的形核溫度逐漸升高，共晶反應(yīng)溫度

3、會下降，但Y含量增加到一定程度，由于Al2Y相的聚集長大，共晶反應(yīng)溫度又會重新上升。Y的加入提高了消失模鑄造AZ91D鎂合金的力學(xué)性能。當Y的含量為1.0%時，抗拉強度、延伸率和硬度達到最大值，分別為153.54MPa、2.62%、58.1HB，比AZ91D鎂合金分別提高了12.8%、44.8%、7.0%。在保持Y的含量為0.6%不變的情況下，隨著Gd含量的增加，α-Mg基體晶粒直徑不斷減小，β-Mg17Al12相的形貌轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)狀和顆

4、粒狀，得到細化。當Gd的含量達到0.9%時，具有最佳的細化效果，并且比單獨加入1.0%Y時具有更好的細化效果。隨著Gd含量的增加，α-Mg初晶形核溫度逐漸升高，當Gd的含量小于0.9%時，共晶反應(yīng)溫度會逐漸下降。復(fù)合添加Y、Gd顯著的提高了消失模鑄造AZ91D 鎂合金的力學(xué)性能。當Y和Gd的含量分別為0.6%和0.9%時，抗拉強度、延伸率和硬度達到最大值，分別為161.68MPa、2.80%、64.7HB，比AZ91D鎂合金分別提高了1

5、8.8%、54.7%、19.2%。固溶處理使消失模鑄造AZ91D和含Y的AZ91D鎂合金中的β相溶入到α-Mg基體中，對于含Y的AZ91D鎂合金，由于Al2Y相屬熱穩(wěn)定相，固溶處理后仍能夠穩(wěn)定的存在；固溶處理使兩種合金的抗拉強度和延伸率上升，而硬度下降。在隨后的時效處理過程中，β相又會從過飽和的α-Mg基體中重新析出，對于含Y的AZ91D鎂合金，由于Al2Y相對β相的形核和長大具有扎釘作用，從而能夠減緩β相的析出速度；T6處理使兩種合金