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学号: 2008126 单位代码: 10407
硕士学位论文
论文题目: AX 系耐热镁合金组织和性能的研究
研究方向
镁合金研究
专业名称
材料加工工程
研究生姓名
刘洋
导师姓名、职称
黎业生、教授
2010 年 5 月 25 日
江西·赣州
I
摘要
本文以AX系耐热镁合金中的AX51(Mg---),AX52(Mg--)
两个牌号作为研究基体,采用富Ce富La的混合稀土金属(MM)作为添加剂,通过分别添
%MM,%MM,%MM来分析其组织和力学性能。
利用X荧光分析来检验熔炼所得的合金成分和预期是否一致,通过光学显微镜来观察
其显微组织及细化效果,利用X射线衍射(XRD)分析合金组成物相以及利用扫描电镜
(SEM)、能谱测试(EDS)等分析技术,研究相对应耐热镁合金的断裂机制及耐热机理。
对比分析了铸态和热处理态对这两种试验合金组织和性能的影响。
实验表明,混合稀土金属MM的添加对两种合金的组织和性能有明显的改善。分别加
入一定量的MM后,合金的显微晶粒结构尺寸均得到得到明显细化,并出现了Al4Ce和Al4La
的耐热相。另外,在AX51合金和AX52合金中,物相成分不是完全一样。在AX51耐热镁合
金中,没有出现Al2Ca的耐热相,而在AX52合金中有Al2Ca相的出现。这主要与Ca和Al的比
率有关。当Ca/Al<,Ca能细化Mg-Al基体,能提高β-Mg17Al12相的熔点及热稳定性,但
不和Mg、Al形成任何化合物,而主要溶于α-Mg或β-Mg17Al12中;<Ca/Al<,Ca和
Al形成Al2Ca的耐热相,但合金的显微组织会因为Ca的过量加入而变得粗大。
本文还分别研究了试验合金的常温力学性能和高温力学性能。在不同含量的MM的添
加下,%的MM的常温和高温力学性能最优;在同等含量MM的添加下,
AX52合金较AX51合金的常温力学性能要差,高温力学性能要好,而这主要与Al2Ca耐热相
的生成有关。另外,AX51合金在添加MM前后的高温拉伸断裂方式分别为准解理断裂和韧
性断裂,AX52合金在添加MM前后的断裂方式则分别为脆性断裂和韧性断裂。发生变化的
原因主要与Ca的添加量有关,Ca的过量加入会使合金的热裂性增加。
相比合金的铸态组织和力学性能,热处理工艺对两系合金的组织和力学性能有明显改
善。通过固溶工艺发现,合金的组织随时间的延长而慢慢溶解,在 420℃×48h 时组织溶解
更完全,尤其是β-Mg17Al12 相,几乎完全溶解于α-Mg 基体中,只有少量的稀土耐热相 Al4Ce
和 Al4La 没有完全溶解;通过时效工艺发现,合金组织随时间的增加也变化明显,在时间
大于 8h 时,组织开始析出β-Mg17Al12 相,尤其在 180℃×24h 时,还有稀土耐热相 Al4Ce 和
Al4La 的析出。
热处理对合金的力学性能有较大影响。相比铸态,固溶后无论常温还是高温条件下,
合金的ζb, 和δ均上升,这主要与β-Mg17Al12 相和稀土耐热相 Al4Ce 和 Al4La 的溶解有
关。而在时效工艺条件下,ζb 上升,而δ下降明显,但比固溶工艺更能改善合金的ζb
。原因在于析出的细小β-Mg17Al12 相,Al2Ca 相以及大量稀土耐热相 Al4Ce 和 Al4La
对组织有钉扎作用,阻止了晶界的滑移和攀移,从而影响了合金的力学性能。
关键词:AX系耐热镁合金;混合稀土金属;热处理工艺;显微组织;力学性能
II
Study on the Microstructure and Properties of Mg-Al-Ca
Based Heat-resistant Magnesium Alloy
Abstract
In this paper, AX51(Mg---) alloy and AX52(Mg--) alloy were
tested respectively with the addition of the different content of Ce-rich and La-rich
mischmetal(MM) to analyze their microstructure and mechanical properties.
By ways of o