论文部分内容阅读
镁合金是最轻的工程结构材料,具有比强度和比刚度高,电磁屏蔽性、减震性和散热性好等优点,以及优异的加工性能和良好的铸造性能。镁合金材料已被广泛应用于汽车、通讯和航天等相关行业。但是镁合金的耐热性较差,高温强度、蠕变性能较低。耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一,当温度升高时,镁合金的强度和抗蠕变性能大幅度下降,使它难以作为关键零件(如发动机零件)材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。本文通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法,研究了稀土元素Nd、Y和Gd对AZ91和AZ81镁合金微观组织和高温力学性能的影响。研究结果表明:适量稀土元素Nd、Y和Gd能够明显细化AZ91和AZ81镁合金的显微组织,提高合金固溶时效状态下的室温和高温强度,合金的延伸率也得到提高。AZ91镁合金中加入1%~4%Nd(质量百分比,下同)后,随着Nd含量的增加,室温和150℃下合金的强度都是先升后降,Nd含量为1%时合金的强度均达到最大值,分别为247.8MPa和203.1MPa,比不含Nd的AZ91提高了10.7%和29.3%;Nd含量为2%时,合金在150℃和250℃下的延伸率达到最大,分别是10.5%和13.7%。AZ81镁合金中加入1%~4%Y,经固溶时效处理后,随着稀土Y含量增加,在室温和150℃下,合金的强度和延伸率基本上呈先升后降的趋势。当Y含量为2%时合金在室温下的强度和延伸率达到最大,分别为277.1MPa和10.9%,与未加Y的AZ81相比室温强度提高了36.5%。Y含量为1%时合金150℃下的高温强度和延伸率也达到最大,分别为220.7MPa和12.4%,与未加Y的AZ81相比高温强度提高了40.1%。对于加1%~4%Gd的AZ81镁合金,随着稀土Gd含量增加,在室温、150℃和250℃三个温度下,合金的强度和延伸率也呈先升后降的趋势。当Gd含量为3%时合金的室温强度和150℃高温强度同时达到最大值,分别为280.1MPa和212.7MPa;在各个温度下Gd含量为2%~3%时延伸率最好。复合添加稀土元素Y、Nd的AZ81镁合金,当稀土含量为2%时合金的室温强度和150℃高温强度同时达到最大值,分别为282.5MPa和212.2MPa,此时相应的延伸率也最好,分别为13.1%和15.0%。分析认为,稀土元素Y、Nd和Gd主要是通过固溶强化、析出强化和细晶强化作用提高了合金的室温和高温强度,改善了合金的塑性。