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时间:2019-07-11
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1、doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2017.02.014钆对AZ91合金组织和性能的影响孔凡校(广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006)摘要:分析钆在AZ91合金中的形貌、相组成、组织成分对力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,钆的含量为1%~3%时,合金晶粒尺寸随着钆含量的增加而减小,且由树枝晶向等轴晶转变;当钆含量超过3%时,晶粒尺寸随钆含量增加开始逐步增大,且晶内缺陷增加;在钆含量达到5%时,合金中再次出现枝晶组织。当合金中钆含量为3%时,力学性能最好,其室温抗拉强度为261.6MPa,延伸率为4.6%,分别比
2、不添加钆的合金提高了34.6%和70.4%;200℃的抗拉强度为148.7MPa,延伸率为4.1%,分别比不添加钆的合金提高了47.8%和32.3%。随着钆含量的增加,合金的腐蚀电流密度大幅度降低,自腐蚀电位略有增加。关键词:AZ91;钆;微观组织;力学性能;腐蚀性能中图分类号:TG146.22;TG113文献标志码:A文章编号:1007-7545(2017)02-0000-00EffectofGadoliniumAdditiononMicrostructureandPropertyofAZ91AlloyKONGFan-xiao(SchoolofAu
3、tomobilesandTransportation,GuangxiUniversityofTechnology,Liuzhou545006,Guangxi,China)Abstract:Effectsofmicrostructure,phasecomposition,compositionofscandiuminAZ91alloyonalloy’smechanicalandcorrosionpropertieswereinvestigated.TheresultsshowthatgrainsizeofMg-Gdalloydropswithincre
4、aseofgadoliniumcontent,andcrystalmorphologytransformsfromdendritetoisometriccrystalwithgadoliniumcontentofabout1%~3%.Correspondingly,grainsizeriseswithincreaseofgadoliniumcontentandcrystaldefectsincreaseswithgadoliniumcontentof3%above.Dendritecrystalisobservedagainwhengadoliniu
5、mcontentisupto5%.Theoptimummechanicalpropertiesatroomtemperatureand200℃areimprovedto261.6MPaand148.7MParespectivelywhengadoliniumcontentisincreasedto3%.Corrosioncurrentdensitydropsmarkedlyoponaddinggadolinium,whilesel-corrosionpotentialrisesslightly.Keywords:AZ91;gadolinium;mic
6、rostructure;mechanicalproperty;corrosionpropertyAZ91镁合金比强度较高且耐腐蚀较纯镁大幅提高[1],但其高温强度及蠕变性能在温度超过120℃时会大幅下降,限制了其应用范围。加入稀土元素可以极大地提高镁合金的高温强度,降低蠕变速率[2-4]。本文研究钆对AZ91合金组织、常温和高温拉伸强度、延伸率的影响,以获得高性能的耐热镁合金,拓宽其在汽车、高速列车、航空航天等领域的应用范围。1试验设计1.1成分设计钆能提高镁合金的熔点,提高其高温蠕变性能。单质钆的熔点为1311℃,价格较贵,通常在镁合金中加入Mg-
7、Gd中间合金,钆元素添加量为0~5%(质量百分数)。1.2熔铸工艺镁合金的化学活性较强,极容易在熔炼过程中发生氧化,从而造成镁元素的严重烧损。合适的熔炼铸造工艺对于减少合金中的夹杂、缩孔、缩松及微观组织缺陷有重要的作用。本试验采用一种自行研制的复合新型溶剂,并采用惰性气体保护,能够起到减少元素烧损、精练合金熔体、清除非金属杂质的作用,避免合金氧化燃烧和爆炸危险。试验首先在井式坩埚炉内加入复合溶剂,加入量约为总加入料量的5%,升温,待溶剂完全熔化后加入镁锭和锌锭。等上述物料熔化后,升温至Mg-Gd共晶温度以上40℃左右,加入其它中间合金,待全部合金熔化
8、后调整到浇铸温度进行浇铸[2]。1.3固溶和时效处理根据合金的DSC差热分析结果确定合金的低熔点共晶体复熔转
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