论文部分内容阅读
AM60镁合金由于较好的塑性和韧性,是最早应用于工业生产中的镁合金之一,但强度较低、耐磨性较差、弹性模量小,并且高温性能也较差,大大限制了其作为最轻的金属结构材料的应用范围。如何改变这种状况是目前一大研究热点,通常手段是进行合金化提高塑性和强度。本文以AM60为基体合金,改变合金元素Sm、Ti的加入量,通过普通金属型冷却凝固成型。利用金相显微镜,X射线衍射仪,扫描电镜,电子万能试验机等分析手段,研究Sm及Sm、Ti复合变质对AM60镁合金组织和性能的影响,并深入探讨了合金强韧化机理,得到最优合金配比达到合金化细晶的效果,同时利用热处理手段来提高AM60镁合金综合力学性能。研究结果表明：(1)加入适量的稀土元素Sm能显著细化晶粒,β相半连续网状结构消失形成颗粒状,弥散分布于α-Mg基体,颗粒状新相Al2Sm在晶界以及晶粒内部生成,合金显微组织得到显著改善；随着含量的进一步增加,有针状相Al3Sm生成,对基体产生消极影响。(2)随着Sm的加入,AM60合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低,并且在Sm含量为1%时达到峰值,分别为210Mpa和6.9%,比未添加Sm的合金分别提高25%和43.8%；200℃高温抗拉强度和伸长率分别达到144Mpa和10.1%,比未添加Sm的合金分别提高30.3%和77.2%。Sm的加入能小幅度提高AM60的硬度,当Sm含量达到2.0%时,合金硬度达到54.8HB,比母合金提高15.6%。合金强度的提高主要是由于Sm元素的固溶强化,细晶强化和Al2Sm相弥散强化共同作用的结果。(3)AM60镁合金断裂机制随着Sm含量的添加由解理断裂向准解理断裂+局部韧性断裂转化,高温拉伸无明显颈缩现象。(4)410℃保温24h固溶处理,铸态组织中沿晶界分布的粗大网状β相完全溶解,稀土相仍然存在,表现较高的热稳定性；经过410℃保温24h固溶+200℃保温12h时效的T6处理后,基体内析出大量细小弥散分布的β相,AM60镁合金力学性能得到提高。(5)AM60合金中加入Sm、Ti后能显著细化晶粒,β-Mg17Al12相半连续网状结构消失形成颗粒状或卵石状,弥散分布于α-Mg基体,合金显微组织得到显著改善。加入Ti后合金有少量的Al3Ti生成；Sm、Ti的复合加入则形成颗粒状Al2Sm、Mg41Sm5相和晕圈状化合物Al18Ti2Mg3。适当的T6处理使合金中的杆状相钝化或者消失,粗大颗粒相变得圆整细小。(6) Sm、Ti的加入提高了合金的力学性能。复合添加比单独添加效果更好,同时加入1.0%Sm和0.4%Ti,铸态合金室温抗拉强度和伸长率分别达到226MPa和6.7%,比母合金分别提高了34.5%和39.6%；200℃高温抗拉强度和伸长率分别达到170MPa和10.4%,比母合金分别提高53.2%和82.5%。T6处理可以进一步的提高该合金的力学性能。