PDF《Y 对ZA84 镁合金显微组织和力学性能的影响》

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paper.edu.cn -1- 中国科技论文在线 Y 对ZA84 镁合金显微组织和力学性能的影响 张学勇,许春香,杨家灼 太原理工大学材料科学与工程学院,太原(030024) Email:budongdefeng@163.com 摘要:利用金相显微镜、电子万能试验机、扫描电镜和 X 射线等手段,研究了添加 Y 含量(0~1.5%)对铸态 Mg-8Zn-4Al-0.3Mn 合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明: 随稀土元素 Y 的加入, 合金的铸态组织的变化趋势为先细化后粗化. 适量稀土元素 Y (0.5%) 的加入使 ZA84 镁合金的组织明显细化,网状的 τ-Mg32(Al,Zn)49 相变成颗粒状.当Y含量>

0.5%时,网状的 τ-Mg32(Al,Zn)49 相重新出现,组织又逐渐粗化.合金的硬度值随 Y 含量的增加先升高后降低,且Y含量达到 1.0%时达到最大值. 稀土 Y 的加入,以固溶形 式和形成强化相两种方式极大改善了合金的力学性能.当Y含量为 0.5%时,获得最佳室温 和高温力学性能,其常温抗拉强度和高温抗拉强度分别为 206MPa 和182Mpa.与基体合金 相比,分别提高了 15%、14.4%. 关键词:Y;

ZA84 镁合金;

力学性能

1 引言 镁合金是最轻的工程结构材料,密度小、比强度和比刚度高,均优于钢和铝合金;

另外 易于成型、导热性好、有电磁屏蔽效应等,因此镁合金被广泛应用于汽车、电子、3C等相 关行业.现在使用最广泛的就是AZ91和AM60等.但是由于镁合金的高温强度、高温蠕变性 能较低.耐热性差是阻碍镁合金在高温环境下(如汽车发动机零部件)广泛应用的主要原因之 一[1,2] .所以提高镁合金的高温力学性能成为镁合金研究的一个重要方向.在已得到试制研 究的耐热镁合金中, Mg-Zn-Al系合金由于具有高温性能较好、成本较低和较好的铸造性能等 优势, 被认为是一种有发展前途的高温抗蠕变镁合金[3] . 目前国内外对Mg-Zn-Al 系耐热镁合金开发取得了不少成果.已得到研究的ZA104(Mg-10Zn-4Al) 和ZA84 (Mg-8Zn-4Al) 等合金均表现出与AZ91D合金相似的抗拉性 能和更高的抗蠕变性能[4~6] ,但总体而言,现有Mg-Zn-Al系镁合金的铸造性能等还未达到令 人满意的程度,并且其常温和高温力学性能在同时兼顾等方面也还存在一些问题.王迎新[7] 等研究了Re的加入对ZA84镁合金显微组织和力学性能的影响.但Re成分复杂,其对镁合金 的强化机理难以分析. 另外稀土Y已被广泛证明可有效地改善AZ系镁合金的高温性能. 所以 本文选择了稀土Y为添加元素,研究了微量Y的添加对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和力 学性能的影响.

2 试验材料及方法 试验所用材料为工业纯镁锭(99.5%)、纯铝(99.5%)及纯锌(99.5%)、Al-Be和Al-10 %Mn 中间合金和纯钇颗粒(颗粒度为1mm).合金在SG-5-12井式坩埚电阻炉中熔炼,在熔炼过 程中为防止所加稀土与RJ-2发生反应,对加钇和不加钇时,分别选用 RJ-6和RJ-2 作为覆盖 剂和精炼剂.当熔体温度达到740℃时,将Y用铝箔包裹加入,并进行机械搅拌1~2min,混 合均匀后保温一段时间,精炼后再保温静置,最后在700℃将熔体浇入到金属模具(型腔刷 ZnO涂料) ,待其冷却凝固后取样.装炉前,所有原料均要在200℃的烘干箱中烘干,坩埚 需要在电阻炉中预热到350℃,试验合金成分参见下表1. 用XJ-16A 型光学显微镜分析合金的铸态显微组织,并用 Y-2000 型X-射线衍射分析仪 测定合金的相组成, 采用附带 Oxford 型能谱仪(EDS)的JSU-6700F 型扫描电镜(SEM)分析合 http://www.paper.edu.cn -2- 中国科技论文在线 金的微观组织形貌以及检测其中 Y 元素的分布.用HB-3000 型布氏硬度计测试合金的宏观 硬度,试验力 625N,加载时间 30s;