微量Sb对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金显微组织及阻尼性能的影响

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目前应用最广的AZ91合金具有较高的室温强度,优良的铸造工艺性能以及低成本等优点,但这种合金的高温力学性能差,长期的使用温度不能超过120℃。虽然具有良好高温性能的Mg-Al-Si和Mg-A1-RE合金已被开发出来,但它们的铸造性能差或者成本较高限制了其在铸造方面的应用。因此,开发出低成本并且具有良好高温性能的新型镁合金显得越来越重要了。而本文研究的Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金正是最有希望满足以上需要的合金系。 Sb是一种低价格并且在镁合金中具有良好应用前景的合金元素,目前已有人将其应用在AZ91合金中。但它对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的影响目前国内外尚未见报道。另外,镁是所有金属材料中自身阻尼性能最好的,通过变质处理(合金化)能够显著提高其力学性能,但变质处理(合金化)对其阻尼性能影响方面的研究却很少。 本文采用金相组织观察(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDX)、显微硬度、动态机械热分析仪(DMA)等分析手段,系统地研究了添加不同含量的Sb以及不同的热处理工艺对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金显微组织及阻尼性能的影响。 对铸态组织研究结果表明:①加入微量Sb后Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的显微组织由基体α(Mg)固溶体,白色的三元相Mg3AlZn6、T(Mg32(Al,Zn)49)以及黑灰色的共晶α(Mg)组成。②与无变质Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金相比,加入Sb的合金中生成了两种新相Mg3AlZn6相及Mg3Sb2相。③加入0.3%Sb可显著细化Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的铸态组织,晶粒大小由120-130μm减少到50~60μm④加入不同量Sb后,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金晶界上的三元相均呈断续状分布,其中,加入0.3%Sb的合金中三元相的分布比较均匀。⑤随着Sb加入量的增加,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金基体的显微硬度呈增加的趋势。Sb的加入量为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%时,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金基体的显微硬度增加量分别达2.6%、6.9%、8.8%、9.8%、11.5%;⑥Sb的加入促进了Al、Zn原子向基体α(Mg)中的扩散。随Sb加入量的增加,基体α(Mg)中Al、Zn原子的含量也逐渐增加。 对热处理结果研究表明:①加入不同量Sb的Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金经固溶处 摘要理12h后,加入Sb合金基体组织中的三元相分布都比铸态时的要均匀,且有一部分三元相溶入了基体中。②加入不同量Sb的合金经固溶处理后各合金的显微硬度较铸态时都有明显的提高,加入0.1%Sb、0.2%Sb、0.3 o,osb、0.4%Sb和0.5%Sb合金的显微硬度分别升高:4.45%、7.04%、13.36%、4.74%和4.45%。固溶处理后添加0.3%Sb合金的显微硬度最高。③人工时效可明显提高加入变质剂Sb后合金的显微硬度。其中,加入0.3%Sb合金时效后的显微硬度最高。总的来看,合金的显微硬度随时效时间的延长呈现出先增大后减小的变化规律,而且合金的硬度曲线峰值大致都出现在8小时处。 对阻尼性能研究表明:①加入sb降低了Mg一SZn一4AI一O.3Mn合金在低温下的阻尼性能,但提高了合金在高温下份80℃)的阻尼性能。随着温度的升高,无论是经Sb变质后的合金还是无变质合金中都出现了明显的温度内耗峰,只是出现的温度不同。其中无变质合金中出现在100℃左右,而Sb变质后的合金则大约出现在120℃左右。Sb的加入推迟了合金中内耗峰的出现温度。②A15TIB的加入不仅提高了合金低温下的阻尼性能而且提高了合金在高温下的阻尼性能。在O.IHz的低频下,0.25A15TIB变质合金在室温时即表现出了Q一’二0.01的高阻尼性能。③同sb一样,加入RE虽然降低了合金在低温下的阻尼性能,但明显提高了其在高温下份80℃)的阻尼性能。由于高温下合金中相界面的软化及粘性滑动,不同RE加入量合金在高温下均存在一个温度内耗峰,只是出现的温度不同。RE的加入推迟了温度内耗峰的出现温度。④随着测试频率的升高,无论是变质合金还是无变质合金的阻尼性能均不断下降,这表明Mg一szn一4AI一0.3Mn合金在低频下具有更好的阻尼性能。⑤加入变质剂后Mg一szn一4AI一o.3Mn合金的阻尼机制主要是界面阻尼机制和位错阻尼机制。可动位错密度越高,晶粒越细,晶界和相界越多,阻尼性能越好。二者迭加的结果决定了Mg一szn一4AI一o,3Mn合金的宏观阻尼行为。抓嘟砌柯呼对
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