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镁合金作为结构材料具有其它材料无法比拟的优越性,但机械强度不高、耐蚀性较差等因素限制了它的推广应用。Ca和稀土Ce作为镁合金中常见的合金化元素,能显著提高合金的高温力学性能和加工铸造性能,也有利于改善耐蚀性能,它们都是比较常见的金属元素。从多元组合复合合金化这个角度来提高镁合金的力学性能、耐蚀性能等综合性能,这方面的研究还相对较少。因此从镁合金综合利用的方面上来说,找到Ca和稀土Ce的应用价值,寻求具有优异综合性能镁合金具有十分重要的意义。
本文用金相显微镜分析合金金相组织和腐蚀形貌,利用XRD分析相组成,采用EDS分析显微化学成份,采用SEM分析微观组织形貌,利用电化学工作站测试极化曲线,利用万能材料试验机及布氏硬度计检测合金的抗拉强度、延伸率和布氏硬度等。研究了Ca对A2102镁合金的组织结构、力学性能和腐蚀性能的影响,分析了复合添加Ca和Ce对A2102镁合金组织及性能的影响以及热处理的影响。本文得到的主要结论如下:
(1) Ca细化了A2102镁合金基体组织。随着Ca含量的增加,网状的p-Mg17AIl2相逐渐变的断续,且数量有所减少,合金中出现新相A12Ca。当Ca含量达到1%时.抗拉强度和延伸率比A2102分别提高了11.7%和38.4%。当Ca含量为2%时没有使合金的力学性能发生明显的降低,耐蚀性能反而有明显的提高。
(2) Ca和Ce的复合添加可显著细化合金组织。晶界处分布的鱼骨网状组织A12Ca变的细小,网已经断开,合金晶粒尺寸变小,晶内弥散相增加。Ca和Ce的复合添加,提高了合金的抗拉强度和延伸率,改善了合金的耐蚀性能。当Ca的添加量为2%,Ce的添加量为0.5%时,合金具有较好的综合性能。
(3) T4处理后,5#合金中的第二相基本分解并溶入到基体中,获得了过饱和固溶体组织,晶界处的β-Mg17Al12相溶解,Al2Ca相基本保持不变。T4处理提高5#合金抗拉强度和延伸率,硬度有所下降,腐蚀速率升高。T6处理后,5#合金中β-Mg17Al12相以粒状从a-Mg固溶体中析出,强化了合金,Al2Ca相数量保持不变、尺寸减小,且部分形成短絮状的组织,T6热处理明显提高5#合金抗拉强度、延伸率和硬度,降低了腐蚀速率。