y、ba对az91镁合金组织及性能的影响

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1、山东大学硕士学位论文Y、Ba对AZ91镁合金组织和性能的影响摘要镁合金具有比重小，比强度和比刚度高，阻尼性和切削加工性好，良好的电磁屏蔽性，诱人的金属光泽和可回收利用性等优点，在汽车、电子、通信、民用等方面得到越来越广泛的应用。但～些常用镁合金性能还不能完全满足汽车传动等部件的要求，主要是这些镁合金强韧性不够理想，特别是高温情况下镁合金的强度比较低、抗蠕变性能差等，这些不利因素很大程度上影响了镁合金在汽车领域的大量应用．目前工业应用的镁合金主要是铸造(尤其是压铸)镁合金，其中AZ91镁合金以其较高的

2、室温强度，优良的铸造工艺性能以及低成本等优点，成为目前应用最广的一种铸造镁合金。但是该合金在120"(2以上受力状态下很容易发生软化变形。而通常情况下，汽车传动系统的工作温度一般在120---250"C范围内，因此AZ91镁合金这种较低的高温性能限制了其在汽车领域的进一步应用。本文研究了Ba、Y对AZ91镁合金组织和性能的影响规律，以便为开发高温耐热镁合金提供必要理论依据．．在试验研究过程中，采用各种先进的测试仪器进行合金组织及性能的分析：通过扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(X

3、RD)等先进仪器分析合金组织结构、组成相以及微区成分分析：在力学性能的测试中，采用先进的Instron5569型电子万能材料试验机对试样分别进行室温和高温下的拉伸试验测试，在HB3000型布氏硬度计上进行合金试样的硬度测试；另外，为研究合金元素Ba、Y对合金铸造性能、耐腐蚀性能及阻燃性能的影响，还对合金进行流动性能试验及腐蚀试验等试验．，本文系统研究了Y对AZ91合金组织及性能的影响规律．试验结果表明，适量Y能够明显细化合金组织，有效提高合金的室温和高温力学性能；但当丫一加入量超过O．9％时，合金组

4、织反而变得粗大，合金的力学性能开始降低。Y对合金的强化机制主要有细晶强化和固溶强化；另外，组织中析出的高熔点山东大学硕士学位论文A12Y相能有效提高原有组织的热稳定性，从而有效提高合金的高温性能。同时发现，当Y添加过量时，组织中的A12Y相容易聚集成团，造成台金组织和成分的不均匀，从而引起应力集中，导致合金力学性能严重下降．·系统研究了Ba对Az9l合金组织及性能的影响。试验结果表明，Ba元素能明显提高AZgl合金的阻燃性能；添加少量Ba就能明显细化AZ91合金组织，有效提高合金的室温和高温强度；而

5、当Ba加入量超过0．3％时，合金组织反而开始粗大，合金力学性能也迅速下降，尤其是合金韧性下降幅度更大。本文还从热力学及动力学角度分析TBa提高镬合金阻燃性能的机理；‘同时探讨TBa对合金的固溶强化和细晶强化机理。研究发现，合金高温强度的提高主要得益于Ba元素能够提高原有组织M自7All2相的热稳定性，以及组织中析出的A14Ba高熔点相的弥散强化作用。，研究了Y和Ba复合处理对AZ91合金组织和性能的影响规律．试验结果表明：Ba和Y复合处理比Y、Ba分别加入对AZ91合金的变质效果更好．在所设计的试验

6、合金中，当Ba加入量保持一定的情况下，随着Y加入量的不断增加，合金组织结构不断细化；合金室温和高温强度明显提高，尤其是合金延伸率比单独添加Ba时明显提高；Y、Ba复合加入后合金的阻燃性能也显著提高．其中AZ91合金中加入0．2％Ba和O．5％加．7％Y后获得的新型合金燃点提高了约200"(2，可以实现在大气中直接熔炼和浇注。该合金以其较高的高温强：度和耐热性能以及优良的综合力学性能，有望成为一种很有开发前途的高强阻燃耐热镁合金．’，研究了Y和Si复合处理对AZ91合金组织和性能的影响规律．试验结果表

7、明：AZ9l合金中复合加入I．O％的Si和适量Y后组织结构得到明显细化，合金力学性能明显提高．分析发现，Y能够有效变质镁硅合金组织中呈粗大脆性汉字状的MgzSi相，从而有效提高合金的室温和高温力学性能．在所设计的试验合金中，当加入1．o％的si和0．5％-0．7％范围的Y时，合金具有优良的综合力学性能，并且合金成本提高不大一在制备AZ91、AS41、,～z91+0．9％V、AZ91+0．2％Ba及AZ91+1．0％Si十O．5％Y几种试验合金时，在浇注过程中对合金试样进行热速处理。然后对试Ⅱ山东大学

8、硕士学位论文样进行室温和高温下的强度，韧性等力学性能对比试验。试验结果表明，经热速处理后各合金试样的综合力学性能普遍得到提高。其中AZ91+O．9％Y和AZ91+1．0％Si+0．5％Y两种合金的综合力学性能最佳，尤其是合金的高温强度相对较高，从成本上来看，AZ91+1．0％Si+O．5％Y合金更具有成本上的优势。上述对比试验结果表明，Si和Y复合处理比Y、Ba分别加入对AZ91合金的变质效果更好，而且成本较低。试验结果表明，对AZ91合金进行1．0％Si和0．5％Y