论文部分内容阅读
各种商用铸造镁合金力学性能普遍较低,这在很大程度上限制了镁合金的推广应用。改变这种状况的方法通常是通过细化合金晶粒,提高其强度和韧性。添加合金元素或提高冷却速度均可达到此目的。不同凝固速度下合金元素特别是稀土元素对镁合金有不同影响,目前该影响规律还没有较系统研究。AM60镁合金作为低成本、应用最广泛的商用镁合金之一,有必要对其进行相应研究,以得到合金元素和凝固速度对AM60镁合金的影响规律,为优化高性能铸造镁合金成分工艺奠定基础。本文采用X射线衍射仪、金相分析、扫描电子显微镜及能谱分析、差热分析、拉伸性能测试等方法,研究了AM60合金中添加稀土元素铈(Ce)、钕(Nd)及碱土元素锶(Sr),在三种不同冷却速度(空冷、模冷、水冷)下合金的铸态组织和力学性能,得到以下研究结果:(1)三种不同冷却速度下,添加0.5wt.%Ce的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的针状相Al11Ce3,Al-Mn相变为Al10Ce2Mn7。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量减少,针状相Al11Ce3数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(2)三种不同冷却速度下,添加0.9wt.%Nd的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al3Nd和针状相Al11Nd3。随着冷却速度的增加,AM60-0.9Nd合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布且β相和Al3Nd相数量减少,Al11Nd3相数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.9Nd合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(3)三种不同冷却速度下,添加0.3wt.%Sr的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新相Al4Sr、Mg58Al38Sr4。随着冷却速度的增加,AM60-0.3Sr合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布且β相和Mg58Al38Sr4相数量减少,Al4Sr相数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.3Sr合金空冷和模冷条件下力学性能更高,但水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(4)三种不同冷却速度下,复合添加0.5wt.%Ce和0.9wt.%Nd的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al3RE、针状相Al11RE3,Al-Mn相变为Al10RE2Mn7。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce-0.9Nd合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量显著减少,针状相Al11RE3数量增多且易于团簇。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce-0.9Nd合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(5)三种不同冷却速度下,复合添加0.5wt.%Ce和0.3wt.%Sr的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al4Sr、针状相Al11Ce3。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce-0.3Sr合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量减少,Al4Sr相数量增加,针状相Al11Ce3数量无明显变化。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce-0.3Sr合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。