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ZA155、ZA255高鋅鎂合金的研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-07-12
ZA155、ZA255高鋅鎂合金的抗拉強度分別為168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高鋅鎂合金沖擊韌度分別為3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于鋅含量的增加,合金的硬度明顯提高,ZA155、ZA255高鋅鎂合金的、硬度分別為71.7HB、90HB。
研究了Zn,Al含量對高鋅鎂合金的密度、顯微組織和力學(xué)性能的影響。這種鎂合金的著火點高于740℃,密度約為2.2g/cm~2,強度σ_b為145～164 MPa,可采用常規(guī)熔煉方法熔煉。但這種合金也存在不足它的脆性很大,因此,研究了稀土元素和準(zhǔn)晶中間合金的加入以及熱處理工藝對此類合金組織及力學(xué)性能的影響,以期提高它的強度和韌度
本文的研究內(nèi)容主要包括三部分:
一采用常規(guī)的鑄造方法制備出含鋅15%-25%的高鋅鎂合金,采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)/能量散射光譜(EDS)、硬度、沖擊韌度以及拉伸性能測試等分析手段分析檢測。結(jié)果表明:不同鋅含量的高鋅鎂合金的相組成均為α-Mg相+φ(Al_2Ng_5Zn_2)相+τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相。ZA155高鋅鎂合金的枝晶明顯比ZA205、ZA255的較粗大,ZA155高鋅鎂合金中晶界處的共晶體量明顯比ZA205、ZA255中的少,并且這種共晶體沿晶界分布且形態(tài)粗大呈網(wǎng)格分布。ZA155、ZA255高鋅鎂合金的抗拉強度分別為168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高鋅鎂合金沖擊韌度分別為3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于鋅含量的增加,合金的硬度明顯提高,ZA155、ZA255高鋅鎂合金的、硬度分別為71.7HB、90HB。
二研究富鈰混合稀土對ZA155、ZA255高鋅鎂合金的組織和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:加入富鈰混合稀土的ZA155、ZA255高鋅鎂合金鑄態(tài)顯微組織由α-Mg相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相、Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相組成。且基體組織明顯細化;大部分富鈰混合稀土與鎂、鋅、鋁結(jié)合生成高熔點、高熱穩(wěn)定性的針狀稀土相(Mg_3Al_4Zn_2RE),從而改善晶界相的分布。ZA155、ZA255高鋅鎂合金鑄態(tài)合金的宏觀硬度值隨著RE加入量的增加而增加。當(dāng)加入1.5%的RE時,ZA155高鋅鎂合金室溫抗拉強度達到峰值203MPa,比變質(zhì)前提高了21%,沖擊韌度達到峰值為4.50J/cm~2,ZA255高鋅鎂合金的沖擊韌度達到峰值2.63J/cm~2,抗拉強度達到峰值185.9MPa。
三研究準(zhǔn)晶中間合金對ZA155、ZA255高鋅鎂合金的組織和力學(xué)性能的影響。不同變質(zhì)劑處理后高鋅鎂合金的高溫性能、熱處理后的性能和摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明:在ZA155、ZA255高鋅鎂合金中加入鎂基準(zhǔn)晶中間合金以后,鑄態(tài)合金的顯微組織中除了α-Mg基體相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相外,還出現(xiàn)了高熱穩(wěn)定的準(zhǔn)晶相;鎂基準(zhǔn)晶中間合金的加入不僅使基體組織細化,而且使τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相由網(wǎng)狀分布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布,有的趨于顆粒化。當(dāng)加入5%的MZYM后,ZA155高鋅鎂合金的室溫抗拉強度達到207MPa,比母合金提高了23%,沖擊韌度達到峰值為5.5J/cm~2。隨著MZYM準(zhǔn)晶中間合金加入量的增加,ZA155、ZA255高鋅鎂合金的硬度呈現(xiàn)出上升的趨勢。
這種高鋅鎂合金的常高溫抗拉強度性能相差不是很大。ZA155高鋅鎂合金的高溫性能降低了5%,ZA155+RE高鋅鎂合金的降低了3%,ZA155+MZYM高鋅鎂合金的降低了2%,降低的幅度很小,ZA155+RE和ZA155+MZYM高溫性能降低的幅度比ZA155的還要低。
經(jīng)T4處理后,φ(Al_2Mg_5Zn_2)相完全固溶于α-Mg基體中,τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相幾乎未溶,針狀Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相和Mg_(45)Zn_(47)Y_3Mn_5準(zhǔn)晶相并不溶解于基體中,T6熱處理后,不同變質(zhì)劑處理后的高鋅鎂合金的常高溫力學(xué)性能、硬度和沖擊韌度都得到大幅度的提高。
本文的研究內(nèi)容主要包括三部分:
一采用常規(guī)的鑄造方法制備出含鋅15%-25%的高鋅鎂合金,采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)/能量散射光譜(EDS)、硬度、沖擊韌度以及拉伸性能測試等分析手段分析檢測。結(jié)果表明:不同鋅含量的高鋅鎂合金的相組成均為α-Mg相+φ(Al_2Ng_5Zn_2)相+τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相。ZA155高鋅鎂合金的枝晶明顯比ZA205、ZA255的較粗大,ZA155高鋅鎂合金中晶界處的共晶體量明顯比ZA205、ZA255中的少,并且這種共晶體沿晶界分布且形態(tài)粗大呈網(wǎng)格分布。ZA155、ZA255高鋅鎂合金的抗拉強度分別為168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高鋅鎂合金沖擊韌度分別為3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于鋅含量的增加,合金的硬度明顯提高,ZA155、ZA255高鋅鎂合金的、硬度分別為71.7HB、90HB。
二研究富鈰混合稀土對ZA155、ZA255高鋅鎂合金的組織和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:加入富鈰混合稀土的ZA155、ZA255高鋅鎂合金鑄態(tài)顯微組織由α-Mg相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相、Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相組成。且基體組織明顯細化;大部分富鈰混合稀土與鎂、鋅、鋁結(jié)合生成高熔點、高熱穩(wěn)定性的針狀稀土相(Mg_3Al_4Zn_2RE),從而改善晶界相的分布。ZA155、ZA255高鋅鎂合金鑄態(tài)合金的宏觀硬度值隨著RE加入量的增加而增加。當(dāng)加入1.5%的RE時,ZA155高鋅鎂合金室溫抗拉強度達到峰值203MPa,比變質(zhì)前提高了21%,沖擊韌度達到峰值為4.50J/cm~2,ZA255高鋅鎂合金的沖擊韌度達到峰值2.63J/cm~2,抗拉強度達到峰值185.9MPa。
三研究準(zhǔn)晶中間合金對ZA155、ZA255高鋅鎂合金的組織和力學(xué)性能的影響。不同變質(zhì)劑處理后高鋅鎂合金的高溫性能、熱處理后的性能和摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明:在ZA155、ZA255高鋅鎂合金中加入鎂基準(zhǔn)晶中間合金以后,鑄態(tài)合金的顯微組織中除了α-Mg基體相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相外,還出現(xiàn)了高熱穩(wěn)定的準(zhǔn)晶相;鎂基準(zhǔn)晶中間合金的加入不僅使基體組織細化,而且使τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相由網(wǎng)狀分布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布,有的趨于顆粒化。當(dāng)加入5%的MZYM后,ZA155高鋅鎂合金的室溫抗拉強度達到207MPa,比母合金提高了23%,沖擊韌度達到峰值為5.5J/cm~2。隨著MZYM準(zhǔn)晶中間合金加入量的增加,ZA155、ZA255高鋅鎂合金的硬度呈現(xiàn)出上升的趨勢。
這種高鋅鎂合金的常高溫抗拉強度性能相差不是很大。ZA155高鋅鎂合金的高溫性能降低了5%,ZA155+RE高鋅鎂合金的降低了3%,ZA155+MZYM高鋅鎂合金的降低了2%,降低的幅度很小,ZA155+RE和ZA155+MZYM高溫性能降低的幅度比ZA155的還要低。
經(jīng)T4處理后,φ(Al_2Mg_5Zn_2)相完全固溶于α-Mg基體中,τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相幾乎未溶,針狀Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相和Mg_(45)Zn_(47)Y_3Mn_5準(zhǔn)晶相并不溶解于基體中,T6熱處理后,不同變質(zhì)劑處理后的高鋅鎂合金的常高溫力學(xué)性能、硬度和沖擊韌度都得到大幅度的提高。
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