稀土元素La對AZ61鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂是一種質(zhì)地輕，密度小的金屬。鎂的密度是鋁的1/1.55，是鋅的1/4.10。但是單質(zhì)態(tài)的鎂不能滿足使用性能的要求，因此需要通過合金化來提高各方面的性能。鎂合金是目前最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強度、比剛度，優(yōu)良的阻尼減震性，良好的電磁屏蔽性，以及良好的切削加工性能和尺寸穩(wěn)定性。我國又是鎂大國，鎂的儲量豐富，原鎂產(chǎn)量和出口量居世界第一，這為我國鎂合金的深入研究打下了堅實的資源基礎(chǔ)。
　　稀土作為主要的合金化元素或微合金化元素目前

2、正廣泛地應(yīng)用于鎂合金的研究之中。鎂合金在鑄造的過程中容易產(chǎn)生微氣孔，得到的鑄件耐熱性及耐腐蝕性都比較差，不能滿足鎂合金在高溫和腐蝕等條件下使用的要求。根據(jù)有關(guān)研究表明，添加稀土元素后，能有效改善合金組織和微觀結(jié)構(gòu)、提高合金的力學(xué)性能。La是改善鎂合金機械性能的一種有效元素，另外La的價格不高，在鎂合金中添加La不會提高合金的成本。
　　本文采用高能超聲法成功制備了Mg-15％La中間合金，并以此作為稀土La添加到鎂合金中的外加材料

3、。研究表明:當AZ61合金中加入稀土La之后，合金鑄態(tài)組織明顯細化，這是因為La加入到AZ61合金中后優(yōu)先于Al反應(yīng)，生成針狀的Al11La3相。Al11La3相富集在界面上，形成成分過冷層，抑制了α-Mg相的持續(xù)長大，從而細化了晶粒。當稀土La含量為1.0％時得到的合金組織效果最好，力學(xué)性能也最佳。通過對比稀土La元素加入到AZ61合金中的方式，不管是以單質(zhì)純La形式還是以Mg-15％La中間合金形式加入到AZ61合金中，當La的加入

4、量占合金總質(zhì)量的1.0％時，所得到的合金微觀組織最理想。通過正交實驗研究了澆注溫度、保溫時間、稀土含量等因素對AZ61+XLa合金的影響，得出當澆注溫度為720℃，保溫時間為30min，稀土La含量為1.0％時，所得到的合金組織是最佳的。
　　在等溫熱處理溫度為570℃、580℃、590℃下保溫5min、10min、15min的半固態(tài)漿料制備工藝下，研究表明:隨著等溫熱處理溫度的升高，初始枝晶現(xiàn)象嚴重的鑄態(tài)合金組織經(jīng)過等溫熱處理后

5、最終演變成了半固態(tài)非枝晶組織，其組織演變經(jīng)過了粗化、組織分離和球化三個過程;在等溫熱處理的過程中，稀土La元素的加入，阻礙了原子向固相粒子聚集和固相粒子之間的合并，抑制了固相粒子的進一步長大，使得半固態(tài)非枝晶組織更加細小;當加入的La含量超過1.0％時，半固態(tài)非枝晶組織又會開始長大;經(jīng)過不同保溫時間后，不規(guī)則的大塊狀組織開始球化，形成大量的近球形顆粒，但是隨著保溫時間進一步的延長，球化的顆粒開始粗化長大而且顆粒內(nèi)部形成大量的液島。枝晶組