硅钙合金对am60镁合金显微组织及性能的影响

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1、郑州大学硕士学位论文摘要摘要镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好以及电磁屏蔽能力强等优点，近年来成为汽车和电子行业的重要轻质材料，被誉为2l世纪最富于发展潜力的“绿色工程材料”。随着汽车轻量化的要求，越来越多的汽车零部件采用镁合金制造来减轻汽车自重，其中汽车轮毅对于汽车减重具有尤其重要的意义和效果，但轮毂的使用条件决定其必须同时具有较高的强度和韧性，目前的镁合金材料还达不到这方面的要求。AM60及Az91镁合金是工业应用最为广泛的镁合金。AM60韧性较好，但强度有待进一步提高。提高镁合金的强韧性是拓展镁合金在汽车上的应用范围的一个重要方向。si力口入到

2、镁合金中可以提高合金的流动性，而且形成具有高熔点、高硬度、低密度、高弹性模量和低热膨胀系数的M92Si相。但M＆Si相往往形成粗大的汉字型，割裂基体，造成合金力学性能的下降。适当的Ca加入镁合金中可以细化晶粒，而且对M92si相可以起到变质作用，使粗大汉字型变成规则细小的多边形，从而起到弥散强化作用，提高合金的综合性能。由于s珥日Ca的熔点较高，一般情况下用Al—Si、A1．Ca和Mg—ca等中间合金引入si和ca元素，而直接向镁合金中添加硅钙合金的研究还未见报道，因此本文通过在AM60合金的基础上添加硅钙合金，来研究硅钙合金对AM60合金组织和性能的影响。本文

3、添加不同量的硅钙合金配制了四种合金。应用光学显微镜(OM)，x射线衍射仪(xRD)、差示扫描量热仪(DSC)、带能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)等分析手段，通过对合金显微硬度、拉伸性能、冲击韧性、流动性、自腐蚀电位、极化曲线、失重腐蚀速率等性能的测试，较系统和深入地研究了硅钙合金对AM60合金组织及力学性能的影响及其作用机理。研究表明，硅钙合金加入AM60合金中后，直接形成了规则多边形M92Si颗粒相，没有出现汉字型M92Si，A18Mn5相和硅钙合金中的CaSi2相有效的充当了M92Si相的异质形核核心。加入硅钙合金后，形成的M92si颗粒相对基体

4、起到了弥散强化作用，细化了晶粒，使第二相p-Mgl7All2由半连续网状转变为弥散的颗粒状或岛状，显著改善了合金的显微组织。加入硅钙合金后合金的力学性能得到了一定程度的提高，当加入的si含量为1．8％时，合金的显微硬度、抗拉强度、伸长率分别比原始合金提高了25％，郑州大学硕士学位论文摘要13．9％和28．5％，冲击功提高了一倍。AM60合金的断裂总体上属于脆性断裂，从断口来看，其具有典型的准解理特征，加入硅钙合金后，断口呈现一定的韧性断裂特征，是具有～定韧窝和撕裂棱的准解理断裂方式。硅钙合金加入到AM60合金中后，合金的液相线温度随着硅钙合金量的增大而逐渐降低，

5、过热度逐渐提高；合金的结晶区间是先减小而后又增大，当加入1．8％si．ca合金时，结晶区间减小了13．34℃，提高了合金的铸造性能。另外，在合金凝固时形成新相M92si，释放更多的结晶潜热，也促使合金的流动性得以提高。AM60合金凝固时首先析出G【一Mg相，然后发生离异共晶反应析出p—Mgl7All2相，加入硅钙合金后，由于先析出M啦Si相，使初生a．Mg相边界处的Al原子更容易富集，从而更容易发生离异共晶反应。热处理研究表明，合金经410℃，12h固溶处理后，p．Mgl7All2完全固溶到基体中，形成过饱和的a—Mg固溶体，而M勘Si相是高熔点相，经过固溶处理

6、后，并没有大的变化，从而能提高合金的高温稳定性。当加入的Si的含量为1．8％时，合金的晶粒尺寸由原来的180岫减小到80岬；合金的显微硬度得到了一定的提高；随着固溶时间的增加，合金的晶粒逐渐增大，但在48h之内增加幅度较小，而后增加比较明显．同溶时间增加，Al、zn等原子扩散更加均匀，进一步提高了合金的显微硬度。合金经205℃时效处理后，析出相首先在晶界处形成，随着时效时间的延长，析出相越来越多，并且逐渐向晶内生长；加入硅钙合金前后的析出方式有明显的不同，由原来的非连续析出向连续析出转变，晶内析出细小弥散且分布均匀的B相。时效前的固溶处理时间对时效析出相的析出方

7、式也有较大的影响，固溶处理时间越长，溶质原子扩散越均匀，析出相的形核越困难，越有利于以连续析出方式析出。时效析出相起到了沉淀强化作用，合金的显微硬度得到提高，硅钙合金的加入和固溶处理时间增加延缓了D相的析出，延迟了显微硬度达到峰值的时间，而且固溶时间长的合金在相同时效时间下显微硬度较高。合金的腐蚀试验表明，AM60合金腐蚀发生在整个试样表面．而且腐蚀坑较深，而加入硅钙合金后，腐蚀只在局部发生，腐蚀程度明显减轻；当加入的si的含量为1．8％时，合金的失重腐蚀速率降低了44．8％：自腐蚀电位提高了0．04V。关键词：AM60镁合金，硅钙合金，显微组织，性能n郑州大学

8、硕士学位论文ABSTRA