Mg-4Al-RE-Ca-Si耐熱鎂合金的組織與性能.pdf

1、在閱讀分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文以AE41合金為基礎(chǔ)，通過Ca、Si元素的微合金化以及用無釹的LPC稀土(鑭鐠鈰混合稀土金屬)替代稀土Di(釹鐠混合稀土金屬)，以獲得常溫力學(xué)性能相當(dāng)于和150<'。>C～175<'。>C耐熱性能優(yōu)于AF42的廉價(jià)鎂合金。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜議、X射線衍射分析儀等對(duì)合金的微觀組織進(jìn)行了分析，并用萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)和高溫布氏硬度計(jì)測(cè)試了合金的室溫及高溫拉伸性能和高溫抗蠕變能力，得出下列重要結(jié)

2、論。 1.Ca能夠細(xì)化合金的組織，使AE41合金的組織由樹枝晶趨向等軸晶轉(zhuǎn)變，并在合金組織中形成骨骼狀的Al<,2>Ca相和短桿狀的A1<,2>Di相，前者主要分布在晶界區(qū)域，后者同時(shí)存在于晶內(nèi)和晶界。AE41合金通過Ca微合金化后，其拉伸性能與AE42合金相近，蠕變性能優(yōu)于AF42。Ca能夠改善合金的高溫性能尤其是高溫蠕變性能是因?yàn)椋狠^為均勻地分布在晶界區(qū)域的A1<,2>Ca相和AI<,2>Di相，具有良好的熱穩(wěn)定性，高溫蠕變

3、過程中其形貌未發(fā)生顯著變化；而AE42合金中針狀的Al<,11>Di<,3>相主要分布在晶界，并有“團(tuán)簇”聚集趨勢(shì)，高溫蠕變過程中，Al<,11>Di<,3>相會(huì)部分分解成短桿狀的Al<,2>Di相，使其150<'。>C以上的性能特別是蠕變性能降低。 2．Ca加入AE41合金后，組織中形成的骨骼狀A(yù)l<,2>Ca相較粗大，加入Si進(jìn)一步合金化后，合金中的析出相形貌得到改善，主要為沿晶界分布的短片狀析出物和晶內(nèi)分布的短桿狀析出相，

4、這兩種相在鎂基體上分布均勻且尺寸細(xì)小，使合金高溫拉伸性能和蠕變性能得到了進(jìn)一步的改善。 3．以鑭鐠鈰混合稀土取代合金中的釹鐠混合稀土后，合金的高溫拉伸性能和蠕變性能略有下降，但是仍好于AE42合金。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因主要是稀土元素Nd在鎂基體中有一定的固溶度，可以起到一定的固溶強(qiáng)化作用，對(duì)基體強(qiáng)度低的鎂合金來說，這種強(qiáng)化作用很重要；此外，含釹鐠混合稀土的鎂合金的析出相相對(duì)更為細(xì)小彌散，強(qiáng)化作用更好。 4．壓入蠕變時(shí)，合金

5、中裂紋往往出現(xiàn)在亞表層并與表面呈45°左右的位置。這種現(xiàn)象與壓頭下的應(yīng)力分布有關(guān)，可以用球形壓頭下的Hertz線以及Rice模型來解釋。裂紋的形成與晶界的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。蠕變過程中塞積在晶界前的位錯(cuò)群力求獲得松弛，故沿晶界便產(chǎn)生空位流流向要攀移的位錯(cuò)。位錯(cuò)攀移后，沿晶界的位錯(cuò)分布變得更均勻，有利于晶界的移動(dòng)，隨著溫度的升高，晶界的滑動(dòng)也變得更加突出。晶界滑動(dòng)和移動(dòng)的交替進(jìn)行，結(jié)果導(dǎo)致組織中的三晶界交點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)往往造成較大的應(yīng)力集中