MG-Al基鎂合金中不同形態(tài)第二相ECAP變形行為研究及其對性能的影響.pdf

1、Mg-Al基鎂合金具有價格低廉、易于熔煉等優(yōu)點，是應用最為廣泛的鎂合金。但是β-Mg17Al12相易連成網狀降低了合金的室溫強度，而且此相在高溫時易軟化導致合金高溫性能變差，限制了鎂鋁基鎂合金更廣泛的應用。
　　 論文首先針對鎂鋁基鎂合金中經常出現(xiàn)的網狀β-Mg17Al12相，利用ECAP擠壓技術對其進行尺寸和形態(tài)的改善，消除網狀結構對基體組織的割裂作用，研究連續(xù)與半連續(xù)網狀β-Mg17Al12第二相在ECAP擠壓中的變形行為及

2、規(guī)律。其次針對鎂鋁基鎂合金因組織中的高溫易軟化相Mg17Al12造成的高溫性能不理想的問題，通過添加Sb、Nd和Si元素產生耐高溫相來釘扎晶界和位錯以提高合金高溫性能，但是Sb、Nd和Si元素合金化本身所產生的第二相的分布形態(tài)及尺寸不理想，限制了合金性能的進一步提高。所以繼續(xù)利用ECAP擠壓技術對添加這些元素產生的不同形態(tài)的第二相進行尺寸細化和形態(tài)優(yōu)化，以達到基體細晶強化、β-Mg17Al12彌散強化和第二相強化共同作用來強化鎂鋁基鎂合

3、金的目的。
　　 本實驗制備六種含有不同第二相的鎂鋁基鎂合金，通過ECAP擠壓對不同形態(tài)的第二相進行變形和優(yōu)化，運用OM、SEM、TEM和EDS來觀察和研究不同形態(tài)第二相在擠壓中的變形規(guī)律，并對合金進行室高溫拉伸性能測試，研究不同形態(tài)第二相的變形對合金性能的影響。結果表明:
　　 (1)半連續(xù)網狀結構和連續(xù)網狀結構第二相:鎂鋁二元合金中Al含量的增加促進了β-Mg17Al12相的網狀化發(fā)展，半連續(xù)和連續(xù)網狀β相經過4道次

4、擠壓后都轉變?yōu)榧毿〉膲K狀。但半連續(xù)網狀β相經擠壓后具有更好的彌散分布形態(tài)，連續(xù)網狀β相仍存在大量團聚的塊狀形態(tài)。Mg1oAl合金（半連續(xù)）經擠壓后的室溫抗拉強度及伸長率都比Mg20Al合金（連續(xù)）高。
　　 (2)長針狀第二相:廉價金屬銻和稀土金屬釹對鎂鋁合金細化效果差別不大，分別產生長針狀耐高溫相Mg3Sb2和Al11Nd3，其長度在35-40μm。兩個相經ECAP擠壓后都細化到10μm，且彌散分布在基體上。Mg3Sb2和Al

5、11Nd3相都有促進鎂合金基體和β-Mg17Al12相的擠壓細化和碎化的作用。200℃時，含Sb鎂合金的抗拉強度和延伸率分別為195MPa和44％，含Nd鎂合金為173.2MPa和50.4％，都比鑄態(tài)及不含Sb/Nd擠壓態(tài)鎂合金高。
　　 (3)漢字狀和骨骼狀第二相:粗大漢字Mg2Si相尺寸約90μm，以塊體、臉譜和漢字形貌的形態(tài)同時出現(xiàn)，常聚集一起形成粗大Mg2Si群落。骨骼狀Mg2Si相以長骨頭、魚骨和小骨頭形狀出現(xiàn)，最長的

6、約50μm，短的有2μm，骨骼卻非常細，寬度最小達到0.4μm以下，且為均勻分布形態(tài)，為后續(xù)變形加工提供非常有利的條件。經過ECAP擠壓，粗大漢字狀Mg2Si相基本沒發(fā)生碎化，只有菱角處被鈍化，少量枝臂位置發(fā)生斷裂，但是漢字狀相內部產生了裂紋，對合金具有潛在的危害。而骨骼狀Mg2Si在擠壓中獲得更好的細化效果和碎化效果，轉變?yōu)槌叽缱钚〖s0.4μm的細小顆粒，彌散分布的細小顆粒狀Mg2Si耐高溫相與細小基體共同作用達到強化鎂鋁合金的效果，