MgAl系合金组织性能及超塑性研究

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1、人连理．f：人学硕+学位论文摘要Mg—AI系列镁合金在汽车上有广阔的应用前景，特别是汽车上最具有减重潜力的部件。但是，当温度超过120。C时该系列合金的力学性能大幅度下降，限制了其应用。本文以Mg-AI系合会中最具代表性的AM50合会(Mg一5AI基)和AZ91合会(Mg．9A1基)的组织细化作为研究方向，研究ca元素对两种合余的组织和性能的影响，并探讨其化学成分、组织结构和性能变化之间的关系，为提高该类合金的力学性能提供理论依据。利用金相显微镜、扫描电镜、差热分析仪、x射线衍射仪等手段研究了ca元素对AM50和AZ91合会显微组

2、织的影响。研究结果表明：加入Ca元素后，两种合金中都产生了新的A12Ca相，[3-Mgl7A112数量减少。合金晶粒被细化，AM50．2Ca的平均晶粒尺寸由AM50时的2009m减d,N40Hm；AZ91—2Ca的平均晶粒尺寸由1209m减小到459m。Ca元素对AM50合金的细化效果可归结为：Ca元素在熔体中形成的初生A12ca相起到了非均质形核作用。而Ca元素对AZ91合金的细化机制主要是凝固过程中固液／界面富集的Ca元素强烈阻碍Tcc-Mg晶粒的长大。对挤压态的合金研究表明：Ca元素能改善AM50合会室温抗拉强度和屈服强度，

3、同时合金的高温屈服强度也得到极大提高，但高温时其抗拉强度没有明显变化。Ca也能改善AZ91合金的高温抗拉强度和屈服强度，但降低其室温性能。加入Ca元素改变了两类合金的断裂方式，由原来的解理断裂向准解理断裂转变。硬脆的m2Ca相产生裂纹是含钙合余拉伸断裂的主要原因。系统地研究了AZ91．1Ca和AZ91．2Ca合金的超塑性。在实验研究范围内，AZ91．1Ca合金在温度623K和应变速率7．29xlo．5s_1时，获得最大延伸率340％，相应的应变速率敏感指数为O．5。AZ91．2Ca在688K和应变速率为7．29x10‘5s。时获得

4、最大延伸率310％，应变速率敏感指数为0．48。其变形机制为晶界滑移(GBS)。由晶内或晶界原子扩散控制的位错蠕变是晶界滑移的主要调节机制。超塑性变形后孔洞形态观察表明：孔洞主要分布在晶界，且与A12Ca相有密切联系。关麓词：AZ91；All50；Ca，微观组织，超塑性张久文：Mg-AI系台金组织及性能研究ResearchonMicrostructure，PropertiesandSuperplasticityofMg-A1basedalloysAbstractLightweightmagnesiumalloys，especial

5、lyMg-A1system，havebeenwidelyusedasstructuralmaterialsforautomobilestoreduceweight．However，sharplydecreasingmechanicalpropertiesabove120。CrestrainthewideapplicationofMg-AIsystemalloys．Inthispaper，grainrefinementofAM50andAZ91alloysofMg—AIsystemhavebeenstudied，andthereas

6、eachfocusedontheeffectsofsoluteelementCaonmicrostructureandmechanicalpropertiesoftheMg—A1basedalloy．Therelationshipbetweenthechemicalcompositon，micmstructuresandmechanicalpropertiesofMg-AIbasedalloywerediscussedtoimprovetheirmechanicalproperties．TheinfluenceofCaonthem

7、icroslmctureofAM50andAZ91alloyshavebeeninvestigatedbyusingopticalmicroscope(OM)，scanningelectronmicroscope(SEM)，differentialscanningcalorimetry(DSC)andX·Raydiffraction．TheresultsdemonstratethatCaelementCanformanewAlzCaphase，reducethequantityofMgl7A1,2phaseandrefimethe

8、graininbomMgbasedalloys．TheaveragegrainsizeofAM50—2Caalloyreducedfrom200ktmofAM50to401am，andthatofAZ91·2Caalsodecreasedfrom1