快速凝固镁合金的微观结构及力学性能

【摘要】：为了使用简单的工艺制备出高性能的快速凝固镁合金,本文考察了凝固速度对快速凝固镁合金组织及性能的影响,以及快速凝固条件下AZ91镁合金的微观结构与力学性能及二者之间的关系。本实验利用真空淬火炉制备快速凝固AZ91镁合金,将铸态AZ91镁合金重新熔炼后在水、饱和盐水、干冰和液氮四种不同冷却介质中进行快速凝固,得到了不同冷却速度的快速凝固AZ91镁合金试棒,并利用光学显微镜、X-射线衍射分析、扫描电子显微镜(+能谱分析仪)及电子万能拉伸试验机对铸态AZ91镁合金试棒和实验得到的不同冷却速度的快速凝固AZ91镁合金试棒进行了微观组织结构分析、相组成分析、相成分分析和室温压缩性能的测试。由于液氮冷却快速凝固AZ91镁合金中,合金元素的固溶程度最大,因此对液氮冷却的快速凝固AZ91镁合金进行了人工时效热处理,并对时效后的快速凝固AZ91镁合金进行了微观组织观察和室温的力学性能测试。 研究发现随冷却速度的增大,镁基固溶体相增多,Mg_(17)Al_(12)相减少,在液氮冷却条件下,可获得近乎单相固溶体组织;快速凝固AZ91镁合金,元素Zn集中分布在第二相上,而铸态AZ91镁合金中,元素Zn则同时分布在基体和第二相上。快速凝固AZ91镁合金材料随冷却速度的增大,压缩性能有所降低,但仍高于一般铸态。经过人工时效处理的液氮冷却快速凝固AZ91镁合金,由于第二相的析出,压缩强度有明显的提高,压缩断裂强度从未经过人工时效处理的253.5MPa增加到335.3MPa,压缩屈服强度从138.1MPa增加到225.91MPa。并且液氮冷却快速凝固AZ91镁合金的峰时效处理工艺为168℃/14h。快速凝固AZ91镁合金压缩强度的提高既有第二相强化作用的影响,又有固溶强化作用的影响,而第二相强化对材料压缩强度的提高起主导作用。