az91-x镁合金显微组织和力学性能研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文AZ91一×镁合金显微组织和力学性能的研究摘要镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小，比强度和比刚度高，阻尼性，切削加工性能和铸造性能好等优点，因此，越来越多的镁合金产品已用于汽车、通讯和航天工业中。其中，得到最广泛应用的就是AZ91镁合金。作为汽车轻量化的主要零部件之一的汽车轮毂的服役条件决定其必须具有较高的强度和韧性，AZ91的强度较高，基本可以足汽车轮毂的强度要求，但韧性不足。另外，目前AZ91合金的抗蠕变性能差，长期工作温度不超过120。C，使其无法用于制造对高温蠕变性能要求较

2、高的汽车传动部件，因此开发低成本并且具有良好的室温及高温性能的新型镁合金就非常重要了。本文采用光学显微镜(0M)、X射线衍射仪(xRD)、扫描电子显微镜(SEM)侑％量散射光谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、硬度、冲击韧性以及拉伸性能测试等分析手段，系统地研究了添加不同含量的稀土元素镧和准晶中间合金以及热处理工艺对AZ91合金的显微组织与力学性能的影响。添加稀土元素镧研究结果表明：加入稀土元素镧的AZ91合金铸态显微组织由基体a-Mg固溶体、B-M91棚12相和针状的～11La3相组成，只是B—Mgl7A112相数量减少，

3、且基体组织明显细化；大部分镧与铝结合生成高太原理工大学硕士研究生学位论文熔点、高热稳定性的针状稀土相(A1。1La3)，从而改善晶界相的分布。铸态合金的宏观硬度值随着La的加入量的增加而增加。当加入1．0％的La时，室温抗拉强度、屈服强度分别比AZ91母合金提高了11％、11．5％，延伸率d略有下降，冲击韧性达到峰值为9．94Jcm一。在200。C拉伸时，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别比AZ91母合金提高了14．3％、11％和I10％。固溶时效处理时，针状舢，，h3相并不溶解于基体中，但h的加入，推迟了时效硬化过程。添加准晶中间

4、合金研究结果表明：在AZ91合金中加入镁基准晶中间合金以后，铸态合金的显微组织中除了a．Mg基体相、mM917A112相外还出现了高热稳定的准晶相；镁基准晶中间合金的加入不仅使基体组织细化，而且使13-MSl7AJl2相由网状分布变为断网分布，甚至使B-MgnAll2颗粒化。合金的室温和高温(200"C)力学性能得到了一定的提高，尤其是加入MZYM准晶中间合金的室温冲击韧性和高温拉伸性能得到了大幅度的提高，当加入5．2％的MZYM后，AZ91合金的冲击韧性提高了152％，高温(200"C)抗拉强度和延伸率较AZ91合金提高了38

5、．6％矛1358．3％。添加准晶中间合金后AZ91热处理研究结果表明：经T4处理后，合金的晶粒尺寸没有太大的变化，B．Mg，7A112相几乎完全固溶于a—Mg基体中，准晶颗粒相在形貌上没有变化；经T6热处理后，合金组织中重新析出B-Mgl7A1，2相，但其数量、尺寸与形貌有所不同，准晶中间合金的加入延长了B-M917A112相的析出时间，而且抑制了B．M917越12相的非连续析太原理工大学硕士研究生学位论文出；经T6热处理后，合金的室温拉伸力学性能提高不很明显，但合金的高温(200。C)拉伸力学性能得到了大幅度的提高。AZ91—

6、5．2％MZY合金，AZ91．3．4％MZYC，AZ91．5．2％MZY合金的高温(200℃)抗拉强度分别比AZ91母合金提高了15．8％，12．7％，22．1％：屈服强度分别比AZ91母合金提高了21．4％，15．4％，31．6％。矧啦髟拐岘竖UT"9％，83％，14％。在三种成分的准晶中间合金中，MZYM准晶中间合金对AZ91合金的强化效果最佳，加入MZYM准晶中间合金强化后的AZ91合金，不仅室温的强韧性得到了明显的改善，而且合金的高温(200。C)性能也得到了显著提高了。关键词：AZ91镁合金，准晶中间合金，力学性能，强

7、韧化机理，耐热性能太原理工大学硕士研究生学位论文STUDY0NMICROSTRUCTUREANDMACHANICALPROPERTIESOFAZ91一XMAGNESIUMALLOYABSTRACTMagnesiumalloyisthelightestofallthecommonlyusedmetalstructuralmaterialsatpresent．Italsohasotherdesirablefeaturesincludinglightweight，highstrength／weightratio，highstiffne

8、ss／weightratio，highdampingproperties，goodmachinabilityandcastability,whichleadstoagrowinginterestinmagnesiumanditsalloys，especially