Si對壓鑄Mg-5Al-xSi合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金密度小、阻尼性能好、比強度和比剛度高等特點，被認為是21世紀最具有商業(yè)應(yīng)用前景的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料。近年來，隨著汽車等交通工具輕量化要求的日益迫切、鎂合金性能的不斷提高和鎂合金壓鑄技術(shù)的顯著進步，壓鑄鎂合金的用量持續(xù)增長。據(jù)報道，世界范圍內(nèi)作為工程結(jié)構(gòu)件的鎂合金產(chǎn)品中98％來自于壓鑄行業(yè)，而其中的70％以上又用于汽車行業(yè)。因此研究壓鑄條件下鎂合金的組織與性能對鎂合金的工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。 Mg-Al-Si系(AS系)合金是

2、德國大眾汽車公司開發(fā)的壓鑄鎂合金，目前常用的壓鑄鎂合金牌號有AS41(Mg-4Al-1Si)和AS21(Mg-2Al-1Si)兩種。本研究以綜合機械性能和鑄造性能較好的AM50鎂合金為基礎(chǔ)合金，研究了在壓鑄條件下不同含量的Si元素對合金組織與性能的影響。 為此，本文設(shè)計了通過壓鑄成型的Mg-5Al-xSi（x=0％, 0.5％, 1.0％, 2.0％）四種不同成分的合金，在運用光學(xué)金相分析、掃描電鏡（SEM），電子束微區(qū)分析（E

3、DS），等離子耦合光譜（ICP）等多種分析和測試手段全面測試了他們的室溫、高溫力學(xué)性能、流動性能、硬度、沖擊韌性、耐腐蝕性能的同時，對所設(shè)計合金的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能、流動性能、硬度、沖擊韌性、耐腐蝕性能之間的關(guān)系進行了系統(tǒng)的研究。 研究發(fā)現(xiàn)，在壓鑄Mg-5Al-xSi合金中，觀察到兩種不同形貌的Mg2Si相：當(dāng)Si含量為0.5％、1.0％時，呈現(xiàn)為多邊形顆粒狀的Mg2Si相；當(dāng)Si含量為2.0％時，呈現(xiàn)為多邊形顆粒狀與大塊漢字狀

4、并存的Mg2Si相。由于細小顆粒狀的Mg2Si具有釘扎位錯的作用，使得合金在Si含量小于1.0％時室溫、高溫的力學(xué)性能都有明顯的提高，而大塊漢字狀的Mg2Si相與基體的界面處很容易產(chǎn)生微裂紋，內(nèi)部也存在較多的裂紋源，所以Mg-5Al-2.0Si合金的力學(xué)性能急劇下降。Si元素的添加改善鎂合金的流動性能，提高合金硬度。室溫的拉伸試樣斷面表現(xiàn)為脆性的解理或準(zhǔn)解理斷裂，150℃時的拉伸斷口為解理和韌窩組成的混合型斷口，顯示出合金的塑性得到提高

5、。壓鑄狀態(tài)下Si降低鎂合金的沖擊韌性，提高鎂合金的腐蝕速率。 研究發(fā)現(xiàn)，壓鑄Mg-5Al-0.93Si合金中Mg2Si形態(tài)為顆粒狀，而在金屬型重力鑄造時Mg-5Al-1.0Si合金中Mg2Si是以大塊漢字狀形態(tài)出現(xiàn)。壓鑄態(tài)Mg-5Al-xSi合金比重力鑄造態(tài)的力學(xué)性能有著明顯的改善。AM50壓鑄件比AM50重力鑄造件具有更高的耐腐蝕性能，腐蝕速率降低約0.5mg·cm-2·d-1。 研究發(fā)現(xiàn)，在Mg-5Al-1Si基鎂合