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作为轻质结构材料,Mg—Al系合金常被应用于汽车工业中以替代其他金属材料减轻汽车自重。但是Mg—Al系合金较低的强度和塑性变形能力却限制了其在汽车工业上的广泛应用。譬如对于汽车减重具有尤其重要意义和效果的汽车轮毂,就因镁合金较低的强度和韧性而不能普遍使用镁合金生产。AM60及AZ91镁合金是工业应用最为广泛的镁合金。AM60具有较好的韧性,但强度较低。因此,提高AM60强度就成为拓展其在汽车工业上应用范围的一个重要方向。
本文以AM60B镁合金为研究对象,分别添加不同量的Al—5Ti—0.25C—8Sr和Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金对其进行细化变质处理。并运用金相显微分析(OM)、X射线衍射分析(XRD)、带能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、力学性能试验机等多种分析测试手段,研究了添加不同量Al—5Ti—0.25C—8Sr中间合金和Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金对AM60B镁合金显微组织及性能的影响,并探讨了两种中间合金对AM60B镁合金的细化变质机理。通过实验与分析,得出如下结论:
在AM60B镁合金中分别添加Al—5Ti—0.25C—8Sr和Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金后,引起了合金显微组织的显著变化,初生α—Mg相,二次枝晶和二次枝晶臂间距显著减小;同时,原连续网状的β—Mg17Al12相转变为细小且弥散分布的颗粒状或骨骼状。当Al—5Ti—0.25C—8Sr中间合金添加量为0.1%时,晶粒细化效果最好,α—Mg的平均晶粒尺寸由原265μm细化到79μm;β—Mg17Al12相也由原连续网状转变为细小的颗粒状,均匀弥散的沿晶界分布。当Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金添加量为0.8%时,晶粒细化效果较好,α—Mg的平均晶粒尺寸有原265μm细化到83μm,同时可将连续网状的β—Mg17Al12相变质为细小的颗粒状和骨骼状。而当两种中间合金添加量超过一定量时,其细化变质效果均有所减弱。
对其力学性能进行测试后发现,经Al—5Ti—0.25C—8Sr和Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金细化变质后,AM60B镁合金的抗拉强度和显微硬度均得到了不同程度的提高;当Al—5Ti—0.25C—8Sr的加入量为0.1%时,AM60B合金抗拉强度和显微硬度分别提高到181Mpa和57.9HV,较原合金分别提高了22.2%和21.9%;当Al—5Ti—0.25C—8Sr的加入量为0.8%时,AM60B合金抗拉强度和显微硬度分别提高到177Mpa和56.8HV,较原合金分别提高了21%%和17.6%。
研究了在不同的冷却速度下,两种中间合金在最佳成分点时对AM60B镁合金细化变质的效果。结果表明,经0.1%的Al—5Ti—0.25C—8Sr和0.8%的Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金细化处理后的AM60B合金在冷却速度增加的情况下均可获得更细小的合金组织。当冷却速度增大时,0.1%Al—5Ti—0.25C—8Sr中间合金和0.8%Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金对α—Mg二次枝晶间距的细化能力相当;但0.1%Al—5Ti—0.25C—8Sr中间合金对β相的变质效果要优于0.8%Al—5Ti—0.25C—2RE中间合金。