Ca、RE合金元素對Mg-Zn系合金微觀組織及力學性能影響分析.pdf

1、由于輕質(zhì)、高比強度和比剛度以及較好的阻尼性能等眾多優(yōu)點,鎂合金受到來自汽車行業(yè)越來越多的關(guān)注.鎂合金在汽車行業(yè)的應用有著相當?shù)臐摿?可用作結(jié)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)件.汽車引擎和傳動系統(tǒng)中的服役條件對鎂合金的高溫抗蠕變性能提出了更高的要求.耐熱鎂合金的開發(fā)和應用就是為了滿足這樣的應用要求.作為耐熱鎂合金,Mg-Zn-RE系合金在150℃以上具有良好的高溫力學性能.為了進一步的改善Mg-Zn-RE合金的高溫抗蠕變性能,該文選擇ZE41(Mg-4％Zn

2、-1％RE)合金作為基體合金,添加微量的Ca元素以及少量的RE元素,較為系統(tǒng)的研究了Ca和RE合金化對Mg-Zn系合金微觀組織及力學性能的影響及其作用機理.該文全面測試了新合金的室溫和高溫抗拉性能以及抗蠕變性能,同時運用光學金相分析、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、電子束微區(qū)分析(EDAX)、X射線衍射分析、等離子耦合光譜(ICP)以及熱分析等多種分析和測試手段,對新合金的微觀組織作了細致的分析.研究表明,ZE系合金的鑄態(tài)組織細

3、小,由樹枝狀和等軸狀過飽和的α-Mg固溶體以及分布在晶間連接成網(wǎng)狀的Mg-Zn-RE三元中間相組成.合金中晶間Mg-Zn-RE中間相體積分數(shù)隨著RE元素的增加略有增加;同時,樹枝狀與等軸狀晶粒尺寸隨之略有細化.ZE系合金室溫拉伸性能隨RE元素量的增加而降低.而適量增加RE元素量對ZE系合金的高溫拉伸性能有益處.當微量的Ca元素(0.1-0.5％)添加到ZE系合金后,合金鑄態(tài)組織形貌變化不明顯.Ca元素主要溶入Mg-Zn-RE三元相,形成

4、置換固溶體;或者生成晶間Mg-Zn-Ca三元化合物.合金熱分析表明,添加Ca元素后,ZE系合金的組織熱穩(wěn)定性得到提高,同時Mg-Zn-RE相以及Mg-Zn-Ca相對合金熱穩(wěn)定性也有益處.Ca元素的加入對鑄態(tài)ZE系合金室溫拉伸性能影響不大,但是Ca元素的加入可以有效增強ZEC系合金的高溫抗拉性能.抗蠕變性能研究表明,添加Ca元素可以有效的提高ZE系合金的高溫抗蠕變性能.在200℃/700MPa蠕變條件下,添加Ca元素后,ZE41合金蠕變第