Ce对Mg-14Al-5Si合金组织及性能的影响

针对耐热镁合金需求,以Mg-14Al-5Si合金为研究对象,向合金中加入Ce元素细化合金显微组织,从而提高合金力学性能。利用OM、SEM以及EDS对合金的显微组织及合金的成分进行观察分析,利用硬度计和万能电子试验机检测合金的布氏硬度及伸长率、抗拉强度、屈服强度。结果表明:Ce添加量为1.5%时,合金显微组织细化效果最佳,Mg2Si相平均尺寸由改性前的45.87μm变为6.07μm,粗大连续网格状的共晶β-Mg17Al12相也得到细化,甚至部分变为孤岛状分布。此时合金力学性能达到最佳,硬度为145 HB,抗拉强度为149 MPa,屈服强度为92 MPa,伸长率为3.91%。同时在Ce添加量为2%的合金中发现白色杆状的CeSi2化合物。

Y对Mg-14Al-5Si合金性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)及X射线衍射仪(XRD)等手段分析了Mg-14Al-5Si合金的组织和成分,用布洛维硬度计和电子万能试验机测试了这种合金的力学性能,研究了在Mg-14Al-5Si合金中添加不同量的Y元素对其组织和力学性能的影响。结果表明:在Mg-14Al-5Si合金中分别添加0.5%、0.8%、1.0%和1.5%(质量分数,下同)的Y元素,使合金中的Mg_(2)Si相由粗大的树枝状变为多边形和圆形,共晶β-Mg_(17)Al_(12)相由粗大的连续网格状变为细小的网格状和孤岛状。Y的添加量为1.0%时改性效果最佳,Mg_(2)Si相的平均尺寸由42.21µm减小到8.15µm,此时合金的力学性能最佳,硬度为135 HB,抗拉强度为147 MPa,屈服强度为76 MPa,伸长率为5.04%。在Y的添加量为1.5%的合金中发现白色块状的Mg-Si-Y化合物。Y元素能促进Mg_(2)Si相形核、抑制其各向异性生长,并在β-Mg_(17)Al_(12)相的生长前沿偏析形成过冷结构,抑制其生长。

高性能Al-5Mg-2Si-xCe合金的制备及其力学性能研究

以Al-5Mg-2Si合金为基体合金,通过掺杂稀土Ce元素对合金进行改性,制备了不同Ce掺量的Al-5Mg-2Si-xCe(x=0,0.2,0.4和0.6)合金。采用XRD、SEM、EDS和力学性能分析等方式,研究了合金的结构、微观形貌和力学性能。结果表明,Al-5Mg-2Si-xCe(x=0,0.2,0.4和0.6)合金主要由α相组合而成,掺杂Ce元素后出现了Al_(8)CeFe_(4)三元含铁相的化合物,说明Ce具有促进β-Fe相转化成α-Fe相Al_(8)CeFe_(4)的作用;不掺杂Ce元素的Al-5Mg-2Si合金的枝晶排列紊乱且尺寸较为粗大,掺入稀土Ce元素后,枝晶的排列得到了明显改善,并且随着Ce掺量的增加,晶粒逐渐细化,分布更为均匀,α-Al的尺寸也逐渐缩小;当Ce掺量为0.4%(质量分数)时,合金的抗拉强度和延伸率均达到最佳,分别为133.70 MPa和1.64%,相比Ce掺量为0时,分别增长了26.49%和115.79%;未掺杂Ce的合金主要为解离断裂,掺入Ce后,合金的断裂方式主要为延晶断裂,且断口处晶粒均较为完整未被拉裂。

Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响

用重力铸造法制备Sb及Sr＋Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金,再进行不同的固溶处理,研究Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响。结果表明：Sb和Sr＋Sb联合变质均可以使初生Mg2Si和Mg2（Si,Sn）颗粒发生不同程度的球化,而Sr＋Sb联合变质比Sb单变质具有更好的细化和球化效果;Sr＋Sb联合变质后,共晶Mg2Si和Mg2（Si,Sn）相由汉字状变为细小近似球形或多边形颗粒状;Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金在较低固溶温度和较短保温时间下即可使大部分Mg17Al12相和部分Mg2Sn相固溶到基体中,而Sr＋Sb联合变质合金组织中,Mg17Al12和Mg2Sn依然清晰可见,未完全溶解的Mg17Al12相发生球化,均匀的分散在基体中;Sr＋Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金固溶温度要比Sb单变质时略高一些,但对固溶时间的影响并不明显。

挤压变形对Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金时效硬化效果的影响

对比分析了铸态和挤压态Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1. 5Al-1Zn-1Si合金在时效过程中的组织与硬度的异同,讨论了产生差异的原因。结果表明:挤压变形合金的时效硬化效果明显强于铸态合金的时效硬化效果。铸态合金随着时效温度的升高和保温时间的延长,析出的化合物增多,特别是Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Sn相。铸态合金经固溶和时效处理后的最大平均硬度为92. 12 HBW,比未经固溶时效处理时的硬度仅提高了7. 78%,且硬度测量误差范围波动较大。挤压变形合金随着时效温度的升高和时效时间的延长,大量颗粒状析出相均匀分布在基体上,析出相明显长大。挤压变形合金经固溶时效处理后的最大平均硬度为116. 94 HBW,比未固溶时效处理时的硬度提高了21. 4%,且硬度误差波动范围较小。挤压后合金经过固溶时效处理后,材料的性能稳定性明显提高。