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Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系镁合金组织控制的基础研究

白亮  
【摘要】: Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系镁合金被认为是两种有发展前途的耐热镁合金,了解Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系镁合金在不同成分和/或处理状态下的组织变化规律对于新型Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系耐热镁合金的开发具有基础性指导作用,但目前国内外对于Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系耐热镁合金组织控制方面的研究还不十分系统和完善。因此,针对Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系耐热镁合金目前在组织控制方面存在的问题展开研究,不仅可为新型高性能Mg-Al-Si系和Mg-Zn-Al系耐热镁合金的开发提供成分设计和工艺优化的组织控制依据,而且其研究成果也适用于其它系耐热镁合金的开发,因而具有重要的理论研究价值和实际指导意义。 本文采用金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)分析、X衍射分析(XRD)、和差热分析(DSC)等试验手段,研究了Al含量、微量Sb和RE添加以及固溶处理对Mg-xAl-0.7Si系镁合金铸态组织和/或热处理组织的影响,同时Zn含量、微量RE和/或TiC添加以及时效处理对Mg-xZn-4Al系镁合金铸态组织和/或热处理组织的影响也被调查。本文取得的研究结果如下: 对于Mg-xAl-0.7Si系镁合金:①试验Mg-6Al-1Zn-0.25Mn合金的铸态组织由初生α-Mg及呈骨骼状和片层状的Mg_(17)Al_(12)相组成,添加0.7%Si、0.4%Sb和0.25%RE后,合金组织中出现了汉字状Mg_2Si相、Mg-3Sb_2相和少量针状Al_4Si_2Mn_2Y相,其大多分布在晶界或枝晶界,但未发现Sb对汉字状Mg_2Si相有明显变质作用。而对于Mg-(6-8)Al-1Zn-0.25Mn-0.7Si-0.4Sb-0.25RE基合金,随着Al含量增加,合金组织中Mg_(17)Al_(12)相数量增多,同时共晶析出物变得更加连续。②单独添加0.7%Si和同时添加0.7%Si、0.4%Sb和0.25%RE,均会使Mg-6A1-1Zn-0.25Mn合金的凝固峰值温度下降,其中同时添加0.7%Si、0.4%Sb和0.25%RE较单独添加0.7%Si使合金凝固峰值温度下降更多。而对于Mg-(6-8)A1-1Zn-0.25Mn-0.7Si -0.4Sb-0.25RE合金,则随Al含量增加,合金的凝固峰值温度变化不大。③固溶处理对试验Mg-6A1-1Zn-0.7Si-0.25Mn合金及Mg-7A1-1Zn-0.25Mn-0.7Si-0.4Sb -0.25RE合金组织中Mg_2Si相的汉字状形态有比较明显的影响,试验合金经420℃固溶处理16小时以上水淬后,试验合金组织中Mg_2Si相的汉字状形态呈现出分解和粒状化的趋势。 对于Mg-xZn-4Al系镁合金:①试验Mg-8Zn-4A1-0.25Mn合金的铸态组织主要由初生α-Mg和呈连续状和颗粒状的Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相及小块状的Al_2Mg_5Zn_2相组成,添加0.4%RE和1vol%TiC对合金组织中相的种类没有影响,但使合金组织中第二相的尺寸减小,分布更加均匀。而对于Mg-(8~12)Zn-4A1-0.25Mn-0.4RE -1vol%TiC合金,随着Zn含量增加,合金组织中Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相数量增多,并变


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