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《武汉理工大学》 2007年
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Al_4C_3和Ce、Ca、Sr对AZ91D合金组织与性能影响

刘林艳  
【摘要】: 镁合金具有密度小,电子屏蔽能力强,阻尼减震性能好,机械加工方便,使其在汽车、电子、航空等领域获得了越来越广泛的应用。但镁合金的应用远不及其它主要金属材料,造成这种现状的主要原因在于镁合金材料自身的强度低、脆性大、耐蚀性差和高温性能差等原因。因此,通过晶粒细化的方法,积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径,对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。本文以目前应用最广泛的AZ91D合金为研究对象,单独添加Al_4C_3颗粒和复合添加Al_4C_3和Ce、Ca、Sr,研究其对AZ91D合金显微组织细化作用及对力学性能和腐蚀性能的影响。 利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和XRD衍射等手段分析了合金的微观组织,结果表明,Al_4C_3和Ce、Ca、Sr的添加使得AZ91D合金的组织显著细化。在本试验条件下,单独加入1.2wt%Al_4C_3,合金晶粒尺寸最小。当Al_4C_3含量为0.6wt%,Ce、Ca、Sr的含量分别为0.2wt%、0.2wt%、0.1wt%时,复合添加对AZ91D合金的晶粒细化效果最好,且Al_4C_3和Ce的复合添加产生新相Al_4Ce。Al_4C_3的加入使得AZ91D合金的共晶组织形貌发生明显改变,由骨骼状的β相完全离异共晶组织和α+β共生生长层片状组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶。与此相反,Ce、Ca、Sr的加入抑制了这种部分离异共晶倾向。固溶处理可使晶界处的β-Mg_(17)Al_(12)相分解并溶入到α-Mg基体中,再经时效处理后,β-Mg_(17)Al_(12)相又从α-Mg基体中析出,而其析出量随着Al_4C_3颗粒和合金元素的添加有所不同。由DTA分析可知,Al_4C_3或Al_4C_3与Ce、Ca、Sr的添加,使得AZ91D合金的在较小的过冷度就能得到细晶组织。 拉伸实验和硬度测试结果表明,在T6条件下,Al_4C_3和Ce、Ca、Sr的添加能显著提高AZ91D合金的硬度和抗拉强度,延伸率虽有提高,但其绝对值偏低。Al_4C_3的加入使得AZ91D合金的断裂机制从解理断裂变为准解理断裂。强韧化机制为细晶强化、固溶强化和第二相析出强化,其中细晶强化起主导作用。 使用极化曲线和失重法,研究了合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀规律和腐蚀机理。结果表明,Al_4C_3和Ce对AZ91D合金的耐蚀性有较强的改善作用,而碱土元素Ca、Sr的加入恶化了合金的耐腐蚀性能。腐蚀机理的研究发现,显微组织的细化,弱化了β相的阴极作用,降低微电偶的电流,从而提高了合金的耐蚀性。Ce的加入产生腐蚀产物膜,净化了合金的熔炼过程都使得合金的耐蚀性进一步提高。而Ca和Sr的加入,降低了合金的腐蚀电位,使得耐蚀性也降低。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG146.22

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【引证文献】
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【参考文献】
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