硅和磷化铝对高锌镁合金显微组织及性能的影响

《硅和磷化铝对高锌镁合金显微组织及性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、郑州大学博十学位论文硅和磷化铝对高锌镁合金显微组织及性能的影响摘要镁合金具有密度小、比强度高、阻尼性能及磁屏蔽性能好等优点，近年来成为汽车、电子行业首选的轻质结构材料。高锌镁合金是新型的耐热镁合金，其zn含量一般在5％以上，主要强化相为三元金属间化合物1相(M勘2(Al，zn)49)和少量的中相(A12M95zn2)，但该系合金的铸造性能较差，高温性能也有待进一步提高。本文选择Mg．8zn．4m．O．3Mn(zA84)高锌镁合金作为基础合金，以si为低合金化元素，A卜A1P中间合金为变质剂，设计了十余种不同成分的合金。在测试合金流动性及力学性能的同时，采用光学显微镜(0M)，X

2、射线衍射仪(xRD)，扫描电镜(sEM)，透射电镜(TEM)，能量分散型x射线仪(EDxs)，差示扫描量热仪(DSc)等多种分析手段，系统地研究了si和Al～A1P中间合金对zA84高锌镁合金组织演变和性能的影响及其作用机制。对含si和A1P高锌镁合金的热稳定性及冷却速率敏感性也进行了探讨。在此基础上，对高锌镁合金进行了成分优化。研究表明，随着基础合金zA84中加入si量的增加，合金的流动性持续增加。这是si加入后合金液相线温度的降低、凝固温度范围的减小以及M戬si结晶潜热的释放等因素共同作用的结果。当Si含量较低时(例如小于O．36、vt．％)，M92Si相以共晶方式生成，呈

3、小块状和小条状分布于晶界及晶界附近，基体晶粒及三元相都得到不同程度的细化；当Si含量大于0．71埘．％时，M臣Si主要呈现为比较粗大的块状及汉字形初生相，分布于晶内，基体组织变化不大。M盘Si相由小块状长成汉字形意味着其生长方式由小晶面界面长大改变为非小晶面界面长大。对zA84+si系合金进行热处理，结果表明：合金在时效过程中沉淀相发生均匀的连续析出，其中基础合金zA84中的纳米级析出相是沿基体n(Mg)的(0001)密排面析出，加入元素si后，纳米级析出相则是沿基体任意方向析出。随着zA84合金中加入Si量的增加，合金的析出相形成激活能呈增加趋势，峰值时效时间由ZA84合金的

4、2h左右推迟至8h左右，再结晶时间较zA84合金推迟4h以上。基础合金zA84中加入si后由于M＆si强化相的形成、基体组织的细化及合金时效过程中大量弥散相的析出，使得合金在常温和高温(423K)下的力学性能都得到不同程度的提高，但过多的Si(例如大于O．71卅．％)会导致汉字形M勘Si的形成，摘要使合金的力学性能下降。向Mg-8zn．4A1．O．3Mn-0．96si(096si)合金中加入变质剂A1．AlP中间合金，结果表明：该变质剂能够促使M＆Si初生相由粗大的汉字形变为细小、弥散分布的颗粒状，并使合金基体组织显著细化。A1．AlP对M92si相的变质是以舢P作为M＆si相

5、的异质核心和P原子固溶于M92si相中影响其生长两种机制共同作用的结果。变质后合金组织的进一步细化以及合金中大量热强颗粒对位错运动的阻碍和对晶界的钉扎作用，使得台金的室温及高温(423K)性能进一步提高。变质后合金的流动性也得到进一步改善。此外，对变质后合金在不同冷却速率下的显微组织分析表明，随着冷却速率的增大，合金的显微组织细化明显，其基体晶粒对冷速的敏感性介于zA84与096Si合金之间。在对基础合金ZA84的合金化及变质过程中，出现三元金属间化合物的相选择现象：在zA84合金中加入si导致币相增加，t相减少；继续加入AlP后，t相增加，中相减少。ZA84+Si(mP)系合

6、金凝固过程的DSC分析表明，合金凝固过程中动力学条件的改变导致三元相t与巾之间出现相选择。运用过冷熔体中非均质形核的稳态形核率数学模型对实验合金中三元金属间化合物相选择进行动力学分析表明，过冷熔体中存在一临界过冷度，当t相与巾相析出时熔体的过冷度大于此临界值，则t相优先析出而巾相受到抑制，否则，由相优先析出而t相被抑制。该相选择规律可为控制高锌镁合金中强化相的选择性析出提供一定的科学依据。采用高温金相显微镜对合金的热稳定性分析表明，基础合金zA84中si的加入使晶界的热稳定性增加；在此基础上加入适量AlP后，晶界的热稳定性变化不大；zA84+si系合金中颗粒状M臣si比汉字形M

7、92si的热稳定性高。与未变质的M＆si相比，变质后的M＆Si由于界面状况改善，加上P原子的溶入使M92Si相中元素总的电负性差增大，其热稳定性有所升高，但过量的AlP会使M＆Si的热稳定性下降。为进一步优化合金成分，改善合金的抗蠕变性能，将合金的主加元素锌、铝的质量比ztl／舢由原来的8／4(2／1)调整为8／3．2(5／2)，并改变勐+舢总量，结果表明，三元相均为t相(其热稳定性优于由相)，并且随着Ztl+Al总量的增加，合金中t相含量增加，位(Mg)晶粒细化，但M92Si颗粒尺寸略有增