【摘 要】
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镁合金比较特殊的性能让它成为了“21世纪新型结构材料”的新宠,镁合金较高的比强度及特殊的阻尼性使其替代了大量的钢材及铝材零部件,而且这种趋势也将越来越明显。镁合金作为应用较早的最轻质合金,已经在3C、航空航海、汽车等方面成功运用,人们对它的关注度也越来越高,在未来,镁合金势必发展为最具潜力的结构功能材料之一。但是,由于镁元素的晶格特性,镁合金在室温下,强度不高,延伸率低,其中AZ91镁合金虽已经在
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镁合金比较特殊的性能让它成为了“21世纪新型结构材料”的新宠,镁合金较高的比强度及特殊的阻尼性使其替代了大量的钢材及铝材零部件,而且这种趋势也将越来越明显。镁合金作为应用较早的最轻质合金,已经在3C、航空航海、汽车等方面成功运用,人们对它的关注度也越来越高,在未来,镁合金势必发展为最具潜力的结构功能材料之一。但是,由于镁元素的晶格特性,镁合金在室温下,强度不高,延伸率低,其中AZ91镁合金虽已经在日用3C产品的壳体、小形状的支架等方面成功运用,但是由于该合金较差的延展性限制了它的更大范围的应用。因此本文采用合金化与热处理来改善AZ91镁合金组织性能,达到高强度高塑性的目的,并研究晶粒细化工艺和机制,为镁合金晶粒细化工艺技术的发展提供参考价值。因此本文通过合金化来制备出组织细小性能良好的AZ91-X（Sn、RE（Ce/La））铸态镁合金,采用合理的热处理工艺进一步的改善合金组织形态及综合力学性能,采用金相显微镜、XRD、SEM等分析仪器对合金组织结构进行了表征,利用电子万能材料拉伸试验机对合金材料进行力学性能测试,得出以下结论:（1）Sn元素的添加细化了 AZ91镁合金的铸态晶粒,平均晶粒尺寸由105μm降到45μm,Mg17Al12相由粗大连续分布变为细小断续分布;Mg2Sn相与Mg17Al12相之间存在惯习面,Mg2Sn相可作为Mg17Al12相的异质形核点;当Sn含量为0.8wt.%时合金的抗拉强度达到了 206MPa,延伸率达到了8.15%,与铸态AZ91镁合金相比,分别提高了 40.14%和67.35%。（2）AZ91-Sn合金经过固溶处理（400℃×10h,水淬）后,晶界清晰可见,Mg17Al12相及Mg2Sn相几乎全部固溶于α-Mg基体中,AZ91-0.8Sn合金经热处理后,细小的球状相Mg2Sn弥散的分布于基体中,Mg17Al12相呈半连续状存在于晶界处,力学性能得到了明显的提高,在200℃时效处理12h时,合金的力学性能达到了峰值,抗拉强度为240MPa,延伸率为7.21%,力学性能的提高归因于固溶强化和弥散强化的共同作用。最佳的热处理方案:固溶处理条件:400℃×10h,水淬,时效条件:200℃× 12h。（3）RE元素的添加促使合金组织得到了一定的细化,少量的RE元素能够提高合金的性能,当RE含量大于1.0wt.%时,合金的力学性能降低是因为长条状的Al11RE3相长大粗化。在AZ91-RE合金中加入Sn元素后,在合金熔体发生凝固时,RE元素抑制Sn元素的扩散导致未形成Mg2Sn相,Sn与RE元素形成了长条状硬质脆性相RESn3,最终使合金力学性能下降。（4）对于AZ91合金的组织改善及力学性能的提高,Sn元素的添加要好于RE（Ce/La）元素。
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