准晶增强AM50合金的制备与组织性能研究

发布时间：2019-11-06 05:46

【摘要】：AM50合金具有较好的塑韧性、良好的铸造性能及较低的成本,但其强度较低,还不能满足一些汽车关键结构件的性能要求。为此,本文拟通过准晶增强和热处理强化来提高AM50合金的强韧性。利用OM、SEM、EDS、XRD、TEM、热分析法、拉伸实验及硬度实验等手段,研究了Zn、Y元素对普通凝固Mg-Zn-Y准晶合金组织与性能的影响,以获得最佳成分的准晶合金;采用外加法,研究了不同MZY准晶合金加入量对AM50合金组织与性能的影响;采用内生法,研究了Zn、Y元素对AM50合金组织、力学性能及凝固行为的影响,并探讨了不同热处理工艺对最佳成分合金组织性能的影响。结果表明:在普通凝固条件下,准晶相可直接从液相中形核、长大。随着Zn含量的增加,Mg-xZn-4.5Y合金的硬度逐渐增大,组织中的准晶相由花瓣状向条状转变,层片状共晶(α-Mg+I-phase)及α-Mg逐渐消失。随着Y含量的增加,Mg-48Zn-yY合金的硬度逐渐增大,组织中花瓣状准晶相数量逐渐增多,尺寸逐渐减小,分布更加均匀,且层片状共晶(α-Mg+I-phase)变得更加致密。向AM50合金中添加MZY准晶合金后,Mg_3Zn_6Y准晶相可保留在合金组织中,并使合金组织得到明显的细化;组织中β相的数量减少,且形貌由粗大连续网状向断续条状及颗粒状转变。当MZY准晶合金加入量为6%时,合金组织最为细小,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率达到峰值,分别为202.92MPa、100.57MPa和10.8%,其比AM50合金分别提高了24.59%、74.9%和66.15%。合金力学性能的提高可归结于组织细化、β相的数量及形貌的改善、准晶相的弥散强化综合作用。将Zn、Y元素以原子比为6的形式加入到AM50合金中后,Y元素与Al、Mn优先化合形成Al_6YMn_6相和Al_2Y相;Zn元素一部分固溶到β相中,而另一部分与Mg、Al化合在β相周围形成层片状的Φ-Mg_(21)(Zn,Al)_(17)相;但在合金组织中并未形成Mg_3Zn_6Y准晶相。热分析表明,Φ相约在354℃通过包晶反应形成,而α-Mg和β相的析出温度随着Zn、Y元素加入量的增加而降低。当Zn、Y元素加入量为4%时,合金组织最为细小,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率达到峰值,分别为206.63MPa、92.50MPa和10.04%,其比AM50合金分别提高了26.87%、60.87%和54.46%。AM50-4%(Zn,Y)合金经T4I(345℃×16h)处理后,Φ相溶解,β相保留;而经T4II(345℃×16h+375℃×6h)处理后,Φ相和β相均溶解。在180℃下对两种状态的合金进行时效处理后,合金的相组成未发生改变,且在合金组织中连续析出大量的细小析出物;两种状态的合金均在12h时达到峰时效,此时合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为,T6I:221.78MPa、108.88MPa和8.1%,T6II:230.63MPa、126.23MPa和8.5%。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.22

【参考文献】