ca、ce对mg-2.2sn-1al-0.5zn合金组织和性能的影响

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文Ca、Ce对Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn合金组织和性能的影响摘要近年来，世界上的发达国家已经开始对镁合金材料进行大力的开发和研究，由于镁合金作为最轻结构材料，它的比强度，比刚度相对较高，阻尼性能和电磁屏蔽性能好，人们将镁合金应用在汽车、航天、军工、电子元件、交通运输、体育器材等领域上，更进一步加速了对镁合金的研究与发展。现阶段，大多数镁合金发展成熟的是Mg-Al系合金。但是，Mg-Al系合金中有大量的β-Mg17Al12相，使的Mg-Al系合金在常温和高温下的力学性能较差，

2、而且在120℃以上时合金的力学性能会随着温度的增加而变的更差。使其在应用方面受到了很大的限制。为了进一步的提高镁合金的应用性能，在本实验中分别加入了碱土金属Ca和稀有金属Ce来改变镁合金的性能。本文以Mg-Sn-Al-Zn合金为基体，通过在合金中加入廉价的碱土金属Ca和相对价格低廉的稀土金属Ce，利用了光学显微镜（OM），X射线衍射仪（XRD），带有能谱分析（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）来观察合金的微观组织和分析强化机理。在力学性能方面采用了维氏硬度仪、电子万能拉伸试验机等分析手段来检测合金的力学性能。通

3、过对数据的分析，做出分析和解释。本文进一步研究了Ca和Ce对Mg-Sn-Al-Zn合金组织的细化机理、强化作用。研究表明：1）Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg2Sn构成，且Mg2Sn主要分布在晶界处呈颗粒状。2）Ca和Ce金属的分别加入到Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn合金中使的合金的I太原理工大学硕士研究生学位论文晶粒的到了细化，显著改变了合金的组织和性能，且当合金中Ca含量达到1%时，合金的晶粒达到了最小值，β-Mg17Al12相减少，合金中出现了Al2

4、Ca相对晶粒长大起到了阻碍作用，合金的力学性能也达到了最佳状态。但是当Ca继续增加时合金的晶粒没有进一步变小反而出现增大的现象。当Ce含量达到0.6%时合金的晶粒达到了最小值，合金中出现了棒状的Al4Ce相在晶界处对晶粒的长大起到了阻碍作用，从而细化晶粒。但是当Ce含量继续增加时合金的晶粒反而变大。3）Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn-xCa合金主要由α-Mg、Mg2Sn、MgZn、β-Mg17A112、Al2Ca、CaMgSn、Mg2Ca相构成。其中Mg2Sn相主要是以球状相出现在晶界处，Al2Ca相主要

5、以骨骼状或者鱼骨状出现在晶界处。Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn-xCe合金的主要由α-Mg、β-Mg17Al12、Mg2Sn、MgZn、Al4Ce相组成。4）随着Ca和Ce元素分别加入后合金的常温和高温（200℃）拉升力学性能都是先升高后降低，维氏硬度先增大后减小，其中当Ca含量达到1%时合金的常温和高温拉伸性能达到了最佳状态，抗拉强度分别为197MPa和116MPa，伸长率6.0%和10.9%，维氏硬度为62.0HV，当Ce含量达到0.6%时合金的常温和高温拉伸力学性能达到了最佳状态，且合金的抗拉强度达

6、到了227MPa和131MPa，伸长率为5.3%和13.9%，维氏硬度为66.58HV。5）从合金的断口分析可以得出在不加入Ca或者Ce时Mg-2.2Sn-1Al-0.5Zn合金的拉伸断口为典型的脆性断裂，合金的拉伸断口多是撕裂棱和河流花样组成,是典型的穿晶脆性断裂，当加入Ca或者Ce金属后的拉伸断口从图中可以看出断口处有明显的撕裂棱出现，并且在局部还可以观察到有少量的韧窝出现，说明了Mg-2.2Sn-Al-0.5Zn镁合金在加入Ca或者Ce后合金的韧性有所改善，但是继续增加Ca或者Ce金属后合金II太原理工大

7、学硕士研究生学位论文的断裂图像又显示为脆性断裂。关键词：Mg-Sn合金；碱金属Ca；稀土Ce；显微组织；力学性能III太原理工大学硕士研究生学位论文EFFECTOFCA、CEADDITIONONTHEMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFMG-2.2SN-1AL-0.5ZNALLOYABSTRACTInrecentyears,thedevelopedcountriesoftheworldhavebeguntovigorouslydevelopmentandresearch

8、magnesiumalloymaterial,becausemagnesiumalloyasthelighteststructuralmaterial,Itsexhibitfineperformanceincludestrength,relativelyhighspecificstiffness,gooddampingpropertiesandelectromagneticshield