發(fā)布時(shí)間：2021-07-24 18:39

　　AZ系鎂合金是鎂合金的重要系列,在許多領(lǐng)域已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。為了提升AZ系鎂合金的力學(xué)性能,包括稀土元素在內(nèi)的許多元素被用于該系鎂合金的合金化處理。它們?cè)贏Z系鎂合金中以多種存在形式,通過各種機(jī)制影響合金的力學(xué)性能。固溶是合金元素在AZ系鎂合金中的重要存在形式,對(duì)α-Mg固溶體基體組織具有固溶強(qiáng)化作用,是合金重要的強(qiáng)化機(jī)制。而對(duì)于固溶強(qiáng)化作用,它既與元素的固溶程度有關(guān),也與固溶元素的強(qiáng)化效率有關(guān)。因此,了解AZ鎂合金中元素的固溶程度和固溶強(qiáng)化效率是把握鎂合金中元素的固溶作用效果的前提和基礎(chǔ)。但是,就AZ系合金以及添加稀土等元素進(jìn)行進(jìn)一步合金化的合金而言,目前都缺少相應(yīng)的固溶量數(shù)據(jù),更缺乏對(duì)多元合金中元素固溶能力變化原因的分析,同時(shí)不同元素的固溶強(qiáng)化效率及其機(jī)制也不甚清楚。為此,本工作首先探索建立了AZ鎂合金以及添加稀土的AZ-RE鎂合金元素固溶量的測定方法,在此基礎(chǔ)上,實(shí)測了AZ和AZ-RE（Ce、Y、Gd）實(shí)驗(yàn)鎂合金在多種凝固冷卻速度下（壓鑄非平衡凝固和控溫近平衡凝固）的元素固溶量,對(duì)合金組成和凝固冷卻速度條件影響元素固溶量的規(guī)律以及原因進(jìn)行了分析討論,同時(shí)對(duì)不同元素影響固溶體力學(xué)... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

Mg-Al合金相圖

第一章緒論5中的含量不會(huì)超過10%，因而當(dāng)Al含量低于10%時(shí)，Mg合金的液固相線隨著熔體中Al量的增加均降低，這樣可以降低鎂合金的熔煉和澆注溫度，而且有利于減少溶液的氧化和燃燒，從而改善鎂合金的鑄造性能。Al在Mg中的固溶強(qiáng)化作用及時(shí)效強(qiáng)化作用可以提高M(jìn)g合金的抗拉強(qiáng)度[37]。有研究結(jié)果表明，當(dāng)合金中的Al大于4%時(shí)，Mg-Al合金的耐腐蝕性能迅速提高，其原因是Al含量的增加導(dǎo)致析出更多的Mg17Al12相，Mg17Al12相比α-Mg基體更耐腐蝕。圖1-2Mg-Al合金相圖Fig.l-2BinaryAlloyPhaseDiagramofMg-AlZn也是AZ鎂合金中重要的合金元素，Zn在Mg-Al-Zn系耐熱鑄造鎂合金中對(duì)力學(xué)性能有重要的影響，一方面表現(xiàn)為自身的固溶強(qiáng)化，另一方面少量的Zn能增加Al在Mg合金中的溶解度，提高Al的固溶強(qiáng)化效果，由于Zn是以固溶態(tài)存在于α-Mg相中，從而使合金的室溫強(qiáng)度得到提高。343℃時(shí)在鎂中的固溶度可以達(dá)到6.2%，根據(jù)Mg-Zn二元相圖（圖1-3），100℃時(shí)Zn在鎂中的固溶度為1.98%左右。可以提高圖1-3Mg-Zn合金相圖Fig.l-3BinaryAlloyPhaseDiagramofMg-Zn

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文6鑄件的抗蠕變性能，同時(shí)還能提高合金的抗腐蝕性能[38]。而且Zn的熔點(diǎn)較低，具有與Mg相同的晶體結(jié)構(gòu)（hcp），具有固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化的雙重作用[39]。AZ鎂合金中，一般而言，Al含量<10%，Zn含量<1%，Mg在合金中的質(zhì)量比大于89%，圖1-4所示為Mg-Al-Zn三元合金平衡相圖的鎂角部分，合金的組織主要有初晶α-Mg和Mg17Al12組成，Zn在AZ鎂合金中不參與任何的化學(xué)反應(yīng)，且加入量較少，很多文獻(xiàn)報(bào)道Zn基本固溶于α-Mg中。在平衡凝固過程中，隨著溫度的降低，在熔體中會(huì)結(jié)晶出初晶α-Mg，隨著溫度的降低，初晶α-Mg越來越多，液相越來越少，液相的成分會(huì)隨著液相面變化，固相的成分隨著固相面變化，當(dāng)溫度與固溶度曲面相交時(shí)，會(huì)在α-Mg內(nèi)部脫溶出β-Mg17Al12相，主要以塊狀或者點(diǎn)狀存在于晶粒內(nèi)部。Al含量越高，Mg17Al12量越多。但在鑄件中β-Mg17Al12幾乎是以共晶相的形式出現(xiàn)的，以不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布于初晶α-Mg的晶界處或枝晶之間。因?yàn)槌Ｒ?guī)的鑄造過程基本都屬于非平衡凝固，在非平衡凝固過程中，由于冷卻速度較快，在冷卻到固相線以下時(shí)，液相仍然存在，當(dāng)溫度正好達(dá)到共晶溫度，液相成分也正好滿足共晶成分時(shí)會(huì)發(fā)生共晶反應(yīng)生成共晶α-Mg以及共晶Mg17Al12，但是由于初晶α-Mg較多，所以共晶α-Mg會(huì)依附于其上生長，將共晶Mg17Al12置于晶界處或枝晶間，稱之為離異共晶Mg17Al12。Al含量越高，液相線溫度越低，結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，剩余液相越多，越容易發(fā)生共晶反應(yīng)，離異共晶Mg17Al12量越多。不論是脫溶析出的Mg17Al12相還是發(fā)生共晶反應(yīng)來的Mg17Al12相都是室溫下的主要強(qiáng)化相，但是Mg17Al12的熔點(diǎn)非常低（473℃），所以AZ合金存在熱穩(wěn)定性較差這一現(xiàn)?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3301206