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含鈰的Mg-Al-Zn系鎂合金AZ31、AZ61和AZ91鎂合金顯微結構及組織性能
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-10-29
變形鎂合金材料發展潛力巨大，通過變形、材料組織的控制和熱處理工藝的應用，可以獲得比鑄造鎂合金材料更高的強度，更好的延展性，更多樣化的力學性能，從而滿足更多結構件的需要。改善鎂合金的強度和韌性及其綜合匹配性已成為鎂合金開發研究的一個重要方向。添加稀土元素有利于形成細小的等軸晶，從而有效地改善鎂合金的鑄造組織和微觀結構，稀土元素鈰與鎂能形成熱穩定的鎂-稀土相Mg12Ce，它能在高溫變形時強化晶界。用La、Ce、Nd、Y來提高鎂合金的高溫性能是研究者常用的方法，添加稀土元素有利于凈化合金熔體，有效改善鎂合金的組織和微觀結構。本文選擇AZ31、AZ61和AZ91鎂合金，通過加入不同含量的鈰元素，較為系統地研究了鈰對Mg-Al-Zn系鎂合金的相組成、微觀組織結構和力學性能的影響。
在AZ31合金中添加1.0%Ce時，提高了合金高溫塑性變形的峰值應力，使得合金在400℃和250℃的變形能力增加，因而有利于合金的熱加工。鈰元素的加入，可以在AZ31、AZ61及AZ91合金中產生新Al4Ce相，為桿狀，隨鈰含量增加，Al4Ce相增加，均勻分布于鎂基體；隨鋁含量的增加，Al4Ce相粗化。Al4Ce相在鎂合金中為高溫相，合金凝固過程中最先析出，其他合金元素偏聚于它周圍凝固，因而鑄態組織成分偏聚嚴重，合金在加工前需要進行均勻化熱處理，減少合金元素的偏聚。在AZ31、AZ61及AZ91合金中添加鈰元素可以分別提高合金的力學性能。加工狀態下，合金強度隨鈰含量的增加而增加，其中含1%鈰的合金有最高的強度，比不含鈰的該系合金高10%左右。在AZ61合金中添加1%鈰有最高的強度，軋制態，其抗拉強度為350MPa，屈服強度為274MPa，伸長率為6.2%；退火后，抗拉強度為306.1MPa，屈服強度為201.4MPa，伸長率為18.7%。鋁含量對合金的熱變形有顯著影響，鋁含量升高，合金變形能力下降。因而在指定加工工藝中，針對AZ31、AZ61及AZ91合金中鋁含量不同，選擇不同加工工藝。AZ31系變形能力好，可以將方形鑄錠直接軋制成板材，或先擠壓，然后軋制成板材；AZ61系合金變形能力降低，先進行擠壓獲得坯板，利用變形坯板比鑄態坯板變形能力好的特點再軋制；AZ91系變形能力最低，只進行了擠壓變形。
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