y、ba對az91鎂合金組織及性能的影響

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文Y、Ba對AZ91鎂合金組織和性能的影響摘要鎂合金具有比重小，比強(qiáng)度和比剛度高，阻尼性和切削加工性好，良好的電磁屏蔽性，誘人的金屬光澤和可回收利用性等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子、通信、民用等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。但～些常用鎂合金性能還不能完全滿足汽車傳動等部件的要求，主要是這些鎂合金強(qiáng)韌性不夠理想，特別是高溫情況下鎂合金的強(qiáng)度比較低、抗蠕變性能差等，這些不利因素很大程度上影響了鎂合金在汽車領(lǐng)域的大量應(yīng)用．目前工業(yè)應(yīng)用的鎂合金主要是鑄造(尤其是壓鑄)鎂合金，其中AZ91鎂合金以其較高的

2、室溫強(qiáng)度，優(yōu)良的鑄造工藝性能以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最廣的一種鑄造鎂合金。但是該合金在120"(2以上受力狀態(tài)下很容易發(fā)生軟化變形。而通常情況下，汽車傳動系統(tǒng)的工作溫度一般在120---250"C范圍內(nèi)，因此AZ91鎂合金這種較低的高溫性能限制了其在汽車領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。本文研究了Ba、Y對AZ91鎂合金組織和性能的影響規(guī)律，以便為開發(fā)高溫耐熱鎂合金提供必要理論依據(jù)．．在試驗(yàn)研究過程中，采用各種先進(jìn)的測試儀器進(jìn)行合金組織及性能的分析：通過掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射(X

3、RD)等先進(jìn)儀器分析合金組織結(jié)構(gòu)、組成相以及微區(qū)成分分析：在力學(xué)性能的測試中，采用先進(jìn)的Instron5569型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)對試樣分別進(jìn)行室溫和高溫下的拉伸試驗(yàn)測試，在HB3000型布氏硬度計(jì)上進(jìn)行合金試樣的硬度測試；另外，為研究合金元素Ba、Y對合金鑄造性能、耐腐蝕性能及阻燃性能的影響，還對合金進(jìn)行流動性能試驗(yàn)及腐蝕試驗(yàn)等試驗(yàn)．，本文系統(tǒng)研究了Y對AZ91合金組織及性能的影響規(guī)律．試驗(yàn)結(jié)果表明，適量Y能夠明顯細(xì)化合金組織，有效提高合金的室溫和高溫力學(xué)性能；但當(dāng)丫一加入量超過O．9％時，合金組

4、織反而變得粗大，合金的力學(xué)性能開始降低。Y對合金的強(qiáng)化機(jī)制主要有細(xì)晶強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化；另外，組織中析出的高熔點(diǎn)山東大學(xué)碩士學(xué)位論文A12Y相能有效提高原有組織的熱穩(wěn)定性，從而有效提高合金的高溫性能。同時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Y添加過量時，組織中的A12Y相容易聚集成團(tuán)，造成臺金組織和成分的不均勻，從而引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致合金力學(xué)性能嚴(yán)重下降．·系統(tǒng)研究了Ba對Az9l合金組織及性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，Ba元素能明顯提高AZgl合金的阻燃性能；添加少量Ba就能明顯細(xì)化AZ91合金組織，有效提高合金的室溫和高溫強(qiáng)度；而

5、當(dāng)Ba加入量超過0．3％時，合金組織反而開始粗大，合金力學(xué)性能也迅速下降，尤其是合金韌性下降幅度更大。本文還從熱力學(xué)及動力學(xué)角度分析TBa提高鑊合金阻燃性能的機(jī)理；‘同時探討TBa對合金的固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，合金高溫強(qiáng)度的提高主要得益于Ba元素能夠提高原有組織M自7All2相的熱穩(wěn)定性，以及組織中析出的A14Ba高熔點(diǎn)相的彌散強(qiáng)化作用。，研究了Y和Ba復(fù)合處理對AZ91合金組織和性能的影響規(guī)律．試驗(yàn)結(jié)果表明：Ba和Y復(fù)合處理比Y、Ba分別加入對AZ91合金的變質(zhì)效果更好．在所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)

6、合金中，當(dāng)Ba加入量保持一定的情況下，隨著Y加入量的不斷增加，合金組織結(jié)構(gòu)不斷細(xì)化；合金室溫和高溫強(qiáng)度明顯提高，尤其是合金延伸率比單獨(dú)添加Ba時明顯提高；Y、Ba復(fù)合加入后合金的阻燃性能也顯著提高．其中AZ91合金中加入0．2％Ba和O．5％加．7％Y后獲得的新型合金燃點(diǎn)提高了約200"(2，可以實(shí)現(xiàn)在大氣中直接熔煉和澆注。該合金以其較高的高溫強(qiáng)：度和耐熱性能以及優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，有望成為一種很有開發(fā)前途的高強(qiáng)阻燃耐熱鎂合金．’，研究了Y和Si復(fù)合處理對AZ91合金組織和性能的影響規(guī)律．試驗(yàn)結(jié)果表

7、明：AZ9l合金中復(fù)合加入I．O％的Si和適量Y后組織結(jié)構(gòu)得到明顯細(xì)化，合金力學(xué)性能明顯提高．分析發(fā)現(xiàn)，Y能夠有效變質(zhì)鎂硅合金組織中呈粗大脆性漢字狀的MgzSi相，從而有效提高合金的室溫和高溫力學(xué)性能．在所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)合金中，當(dāng)加入1．o％的si和0．5％-0．7％范圍的Y時，合金具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，并且合金成本提高不大一在制備AZ91、AS41、,～z91+0．9％V、AZ91+0．2％Ba及AZ91+1．0％Si十O．5％Y幾種試驗(yàn)合金時，在澆注過程中對合金試樣進(jìn)行熱速處理。然后對試Ⅱ山東大學(xué)

8、碩士學(xué)位論文樣進(jìn)行室溫和高溫下的強(qiáng)度，韌性等力學(xué)性能對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)熱速處理后各合金試樣的綜合力學(xué)性能普遍得到提高。其中AZ91+O．9％Y和AZ91+1．0％Si+0．5％Y兩種合金的綜合力學(xué)性能最佳，尤其是合金的高溫強(qiáng)度相對較高，從成本上來看，AZ91+1．0％Si+O．5％Y合金更具有成本上的優(yōu)勢。上述對比試驗(yàn)結(jié)果表明，Si和Y復(fù)合處理比Y、Ba分別加入對AZ91合金的變質(zhì)效果更好，而且成本較低。試驗(yàn)結(jié)果表明，對AZ91合金進(jìn)行1．0％Si和0．5％Y