Nd及T4热处理对AM60镁合金显微组织和力学性能的影响

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文Nd元素及T4热处理对AM60镁合金显微组织和力学性能的影响摘要镁合金具有低密度、高强度、高比刚度，减振性、尺寸稳定性、机械加工性及电磁屏蔽性好等优点，广泛应用于汽车、电子、航空航天等工业中。其中AM系列镁合金是最早用于汽车零部件上的镁合金之一，欲满足汽车轮毂的性能要求，必须提高其强韧性能、解决好强韧性能匹配问题。本研究在真空电阻炉中熔炼制备了AM60-xNd合金试样，在683K的温度和不同的时间范围内对试样进行了固溶处理，并对固溶处理后的AM60-0.3Nd合金试样进行了人工时效处理。用火花原子放射光谱仪、等离子体光谱仪、X-Ray

2、衍射仪、金相显微镜、场发射扫描电镜等手段测定了试样成份、显微组织和结构，用拉伸试样机、维氏硬度计测定了试样的力学性能。用实验测定的数据，分析、研究了固溶时间、Nd含量对AM60-xNd合金力学性能、显微组织和结构的变化规律，探讨了其作用机理。为开发一种新型高强高韧镁合金材料提供了基础实验数据。通过研究与分析，得出以下结论：1）在AM60合金中添加稀土元素Nd后，引起了合金组织的显著变化，随着Nd含量的增加，α-Mg基体相细化，尺寸较大的连续网状β-Mg17Al12相逐渐分离，变为断续、弥散分布的骨骼状，并趋向于颗粒状；且点状、块状的Al11Nd3相有增多、增大和聚

3、集的趋势，针状、短棒状Al11Nd3相有I太原理工大学硕士研究生学位论文变粗、变长、分叉的趋势。2）AM60-xNd合金经T4处理后，合金晶粒明显细化，β-Mg17Al12相分解、溶解到基体合金中，Al11Nd3相形态略微变化。σb、σ0.2和δ的峰值由铸态0.9%Nd转到0.3%Nd，其峰值分别达到239Mpa、138Mpa、8%。；σb、σ0.2、δ和HV受Nd元素固溶强化和弥散分布的Al11Nd3相的形态、数量影响。３）AM60-0.3Nd合金经T61处理后，β-Mg17Al12相又在晶界析出，晶粒细化3.0倍，平均晶粒尺度达30µm，形貌及尺寸较铸态发生明

4、显变化，球状稀土相又变为块状。合金的硬度、屈服强度的平均值分别提高8.7%、9.2%，合金的抗拉强度、伸长率的平均值分别提高23.9%、33.3%，其抗拉强度最大值达到262MPa。４）稀土元素Nd的加入使合金断口出现些微观塑性特征、是激活了非基滑移系的结果，因而提高了合金的塑性。本研究的创新点在于，通过研究添加稀土元素凝固成型及热处理工艺对AM60-xNd合金的成份、组织和力学性能变化机理的影响，开发出含Nd系AM60合金，其强度、韧性都比AM60-0.3%Nd镁合好的金牌号。关键词：AM60镁合金，Nd元素，热处理，显微组织，力学性能II太原理工大学硕士研究生

5、学位论文EFFECTSOFNDANDT4HEATTREATMENTONMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFAM60MAGNESIUMALLOYABSTRACTBecauseofitslowdensity,highstrength,welldampingandelectromagnetishielding,magnesiumalloyswerewidelyusedinautomotive,electronics,aerospaceandotherindustries.AMseriesmagnesiumalloywasused

6、intheautomotiveindustryearly.ItisnecessarytoimprovethestrengthandtoughnessofAMseriesmagnesiumalloytomeettheperformancerequirementsofautomotivewheels.AM60-xNdalloyswerepreparedinvacuumresistancefurnaceandtreatedatT4solutioninbox-typeresistancefurnace.AM60-0.3NdalloywastreatedatT6soluti

7、on.ByusingSparkatomicemissionspectrometer,Plasmaspectroscopy,X-raydiffraction,OpticalmicroscopyandSEM,thechangesofcompositionandmicrostructureweremeasured.ByusingTensilespecimenmachineandVickershardnesstester,mechanicalpropertiesweremeasured.EffectsofthesolutiontimeandNdonthemechanica

8、lprop