复合稀土（Y+Gd）、Ca和Sb对ZA63镁合金组织和力学性能的影响

题名:复合稀土（Y+Gd）、Ca和Sb对ZA63镁合金组织和力学性能的影响
作者:石雅静
学位授予单位:河南科技大学
关键词:ZA63镁合金;;RE;;Ca;; Sb;;显微组织;;力学性能
摘要:

 Mg-Zn-Al(ZA)系合金是通过增加Zn含量和控制Zn/Al的比值而开发出的新型镁合金,该系合金的特点是尽量利用低成本的合金元Magnetic lifter素来改善合金的综合性能。ZA系合金被认为是一种有发展前途的高温抗蠕变镁合金,但目前人们对它的研究却非常有限,本论文利用合金化方法研究了一些合金元素对ZA63(Mg-6%Zn-3%Al-0.25Mn)镁合金的显微组织和力学性能的影响,并确定各合金元素的最佳加入量,为进一步拓宽ZA系镁合金的应用领域提供合金设计思路和理论依据。

 本文通过合金制备、热处理、微观分析和力学性能测试等方法,研究了复合稀土(Y+Gd)、碱土元素Ca和第ⅴ主族元素Sb对ZA63合金的显微组织和力学性能的影响。

 在ZA63合金中加入0～2.0wt%复合稀土(Y+Gd)的研究表明:当向ZA63合金中加入适量复合稀土元素后,没有检测到合金中有新相生成,但合金晶粒有所细化,晶界处的半连续网状τ相转变为棒状均匀分布,ε相由岛状变为细小颗粒状弥散分布。当Y、Gd复合添加量为1.5wt%时,固溶时效态合金的室温和高温力学性能达到最好,其在室温、150℃和175℃下的抗拉强度分别达到分别为248.7MPa、198.4MPa和184.6MPa最大值,其中室温强度较未添加稀土的合金相比提高达34.7%。ZA63+RE合金的伸长率随拉伸温度的提高而增加,同一温度下,稀土含量为1.5wt%的合金伸长率最高,塑性最好。

 在ZA63合金中加入0～1.5wt%Ca元素的研究表明:当向ZA63合金中加入适量Ca元素后,铸态和固溶时效态ZA63合金的组织显著细化,在晶界和晶内形成了高熔点的Al2Ca相,晶界上粗大的半连续网状τ相变为细小棒状,岛状ε相变为细小粒状分布。ZA63+Ca合金经固溶时效后力学性能显著提高,当添加1.0wt%Ca时,固溶时效态合金在室温、150℃和175℃下的抗拉强度分别达到219.9MPa、196.8MPa和173.3MPa ,其在150℃下的抗拉强度可与ZA63+1.5wt%RE相当。加入1.0wt%Ca元素后,固溶时效态合金的韧性大大改善,其室温拉伸断口类型由脆性断裂转变为以韧性断裂为主。

 在ZA63合金中加入0～1.0wt%Sb元素的研究表明:当向ZA63合金中加入Sb元素后,固溶时效态合金组织得到明显改善,且生成了高熔点的Mg3Sb2粒状相。不同Sb含量的铸态合金经固溶时效处理后,其室温抗拉强度提http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter高幅度都达20MPa。当添加0.75wt%Sb时,固溶时效态合金在室温、150℃和175℃下的抗拉强度都达到最大值,分别为221.3MPa、180.7MPa和164.8MPa,同时此成分合金在各温度下对应的延伸率也达到最高。随拉伸温度的提高,ZA63+0.75wt%Sb合金断口的韧性特征增加,脆性特征减少。
学位年度:2010