论文部分内容阅读
耐热镁合金一般都是稀土含量较高的稀土镁合金,它们在汽车制造业、国防工业、航空、航天等领域有着广阔的应用前景。Mg-Nd-Zn-Zr镁合金是“Mg-RE-Zr系”铸造镁合金的一种。该合金是以钕为主要合金元素的高强耐热镁合金,铸造性能良好,显微疏松倾向和壁厚敏感性低,室温和高温性能优异。目前对该系合金的研究主要集中在稀土元素(如Nd、Y、Ce、La等)、Zn以及挤压制备工艺等对该系合金组织和性能的影响;本文首次提出以高强度耐热镁合金Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr为基础,通过添加Sb微合金化和新的热处理工艺,探究元素Sb对Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr镁合金显微组织结构和力学性能的影响。本文通过X射线物相分析(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱分析、透射电子显微镜(TEM)、硬度测试以及室温拉伸试验等分析手段,系统地研究了微量Sb的变化对Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr-xSb合金组织和力学性能的影响,揭示了元素Sb对合金材料的强化机制。实验结果表明,在含Zr镁合金中加入微量的合金元素Sb,由于生成Mg3Sb2相,可以对Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr-xSb合金产生以下影响:进一步显著细化铸态、固溶态、时效态合金材料的晶粒尺寸,抑制合金材料晶粒长大;改善了铸态合金离异共晶相Mg12Nd的形貌、大小和分布;明显提高铸态、固溶态、时效态合金材料的硬度、强度和塑性。在不同热处理状态下,随着合金元素Sb含量的增加,晶粒变得更加细小,硬度基本上呈现持续增加的趋势,强度和塑性先增加后减小;基本上所有性能均在0.08wt%Sb附近达到极大值,不同热处理状态下合金材料的最小平均晶粒尺寸分别为13.9um(铸态)、35.7um(固溶态)和37.1um(时效态),最高布氏硬度分别为67.7(铸态)、65.1(固溶态)和89.5(时效态),最大抗拉强度分别为184MPa(铸态)、198MPa(固溶态)和275MPa(时效态),最大屈服强度分别为117MPa(铸态)、112.7MPa(固溶态)和205.5MPa(时效态),最大断后伸长率分别为11.1%(铸态)、23.5%(固溶态)和9.1%(时效态),最大断面收缩率分别为11.2%(铸态)、20.1%(固溶态)和9.5%(时效态)。元素Sb对镁合金的强化效果主要是由于细晶强化机制引起的。元素Sb对合金材料断裂方式影响较小,合金材料的断裂方式分别主要为沿晶断裂(铸态)、穿晶准解理断裂(固溶态)和穿晶解理断裂(时效态)。综合本文试验结果,Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.5Zr合金加入0.08wt%Sb为宜。