Al-Nd化合物对Mg-Al系镁合金显微组织和力学性能的影响

发布时间：2020-06-05 16:27

【摘要】：铸态Mg-Al合金的晶粒粗大、力学性能较差,不利于其工业应用。合金化是细化Mg-Al合金晶粒的有效方法。研究发现,稀土元素Nd的添加能明显细化Mg-Al合金的组织和提高其力学性能,但是对于其Al-Nd化合物在镁合金当中的影响没有做系统研究。因此,本文通过在Mg-Al合金中添加稀土元素Nd,研究镁合金原位生成的Al-Nd化合物对Mg-Al合金显微组织和力学性能的影响,并分析晶粒细化机理。对比研究Al-Nd化合物细化的镁合金与Zr细化的镁合金之间的晶粒热稳定性和高温性能。制备挤压态Mg-Al-Nd中间合金,并研究其对AZ31合金显微组织的影响。实验结果表明:单一添加Nd元素可以细化铸态纯镁的晶粒,这是因为在凝固过程中Nd元素产生的溶质效应。而在Mg-Al合金中复合添加Al、Nd元素也可以细化铸态合金的晶粒,此时细化机理为Al_2Nd化合物的异质形核作用,但其细化效果与这两种元素的添加量有很大关系。铸态Mg-xAl-0.5Nd合金的晶粒尺寸随着Al含量的增加而逐渐减小。而在Mg-xAl-2.5Nd合金和Mg-xAl-5.0Nd合金中,合金的晶粒尺寸都表现出先增大然后再减小的趋势。Mg-xAl-0.5Nd合金的屈服强度、抗拉强度以及延伸率都随着Al含量的增加而逐渐得到提高。当Al含量为1.2wt.%时,合金具有最好的力学性能。而在Mg-xAl-5.0Nd合金中,Mg-3.0Al-5.0Nd合金的屈服强度、抗拉强度以及延伸率相比于Mg-5.0Nd合金分别提高了45.3%、72.4%和264.0%。Al-Nd化合物和Zr细化的Mg-2.5Nd合金,其晶粒都具有很好的高温热稳定性,这主要是由于在晶界分布着Al_(11)Nd_3和Mg_(12)Nd两种高温稳定相,它们能抑制晶粒的长大。Zr细化的Mg-2.5Nd合金的室温压缩性能与Al-Nd化合物细化的同种合金的室温压缩性能相当,然而高温压缩性能后者明显优于前者。热挤压变形之后的Mg-Al-Nd中间合金,其合金中的第二相被挤碎且变得更加弥散均匀,然而第二相的种类并未发生变化。铸态AZ31合金的晶粒尺寸随着中间合金添加量的增多而表现出先增大后减小然后又增大的趋势。并且合金在中间合金添加量为15.38wt.%时获得最显著的晶粒细化效果。
【图文】：

图 3.1 不同 Nd 含量的铸态 Mg-xNd 合金彩色金相组织Fig.3.1 The color metallograph of as-cast Mg-xNd alloys: (a) pure magnesium, (b) Mg-0.5Nd, (c)Mg-1.3Nd, (d) Mg-2.5Nd, (e) Mg-3.8Nd, (f) Mg-5.0Nd, (g) Mg-9.0Nd

图 3.1 不同 Nd 含量的铸态 Mg-xNd 合金彩色金相组织1 The color metallograph of as-cast Mg-xNd alloys: (a) pure magnesium, (b) Mg-0.Mg-1.3Nd, (d) Mg-2.5Nd, (e) Mg-3.8Nd, (f) Mg-5.0Nd, (g) Mg-9.0Nd
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22

【参考文献】

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本文编号：2698311