【正文】 .................. 3 鎂合金的種類及發(fā)展趨勢(shì) .................................... 4 鎂合金的種類 ......................................... 4 鎂合金的發(fā)展趨勢(shì) ..................................... 5 合金元素對(duì)鎂合金組織和力學(xué)性能的影響 ............................ 7 鎂合金主要化學(xué)成分 ........................................ 7 合金元素對(duì)合金組織和力學(xué)性能的影響 ........................ 8 固溶處理的作用 ................................................. 10 固溶與時(shí)效處理 ........................................... 10 稀土鎂合金 ..................................................... 11 稀土鎂合金的發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................... 11 稀土鎂合金的開發(fā)應(yīng)用及前景 ............................... 12 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 ........................................... 13 第二章 試驗(yàn)方法及設(shè)備 ................................................. 14 實(shí)驗(yàn)選用材料 ................................................... 14 固溶處理實(shí)驗(yàn)所使用的材料 ................................. 14 金相實(shí)驗(yàn)選用的材料 ....................................... 14 耐腐蝕實(shí)驗(yàn)所使用的材料 ................................... 14 X 射線衍射實(shí)驗(yàn)所使用的材料 ................................ 14 實(shí)驗(yàn)方案 ....................................................... 14 實(shí)驗(yàn)過程 ....................................................... 16 固溶處理實(shí)驗(yàn)的過程 ....................................... 16 金相實(shí)驗(yàn)的過程 ........................................... 16 極化曲線實(shí)驗(yàn)的測(cè)試過程 .................................... 16 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ....................................................... 17 第三章 固溶處理對(duì) MgAlZn 系鎂合金顯微組織的影響 ....................... 19 AZ91D及 AZ91DRE合金的顯微組織特征分析 ........................ 19 AZ91D及 AZ91DRE鎂合金固溶處理后顯微組織特征 分析 .............. 21 本章總結(jié) ....................................................... 23 第四章 固溶溫度對(duì) MgAlZn 系鎂合金顯微組織的影響 ...................... 24 不同溫度對(duì) MgAlZn 系合金顯微組織的影響 ........................ 24 本章總結(jié) ....................................................... 28 第五章 固溶時(shí)間對(duì) MgAlZn 系鎂合金顯微組織的影響 ...................... 29 不同時(shí)間對(duì) MgAlZn 系鎂合金顯微組織的影響 ...................... 29 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 V 本章結(jié)論 ....................................................... 31 第六章 固溶處理對(duì) MgAlZn 系鎂合金耐腐蝕性能的影響 .................... 32 固溶處理后冷卻速度對(duì) AZ91DRE 系鎂合金耐腐蝕性能的影響 .......... 34 不同固溶處理時(shí)間對(duì) AZ91DRE系鎂合金耐腐蝕性能的影響 ............ 35 結(jié)論 ........................................................... 36 第七章 結(jié)論 ........................................................... 37 參考文獻(xiàn) .............................................................. 38 致謝 .................................................................. 41 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 選題的目的與意義 當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要 ，汽車輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。此前所用的電解法煉鎂，雖然潔凈，但生產(chǎn)成本較高 [2]。 ④ 具有良好的阻尼系數(shù) ,減振量大于鋁合金和鑄鐵 ,其殼體可降低噪聲制作座椅、輪圈可減少振動(dòng) ,提高汽車的安全性和舒適性。這一構(gòu)成使新的鎂合金既具有高強(qiáng)度又富有延展性 ,在橫截面積為 1mm2的新型鎂合金絲上掛 60kg的重物不會(huì)變形 ,強(qiáng)度至少是以往鎂合金的 215 倍 ,為目前強(qiáng)度最高的鎂合金 ,其耐熱強(qiáng)度是目前鎂合金的 2 倍以上；且極易加工。原因是大尺寸、特性良好的擠壓材料和壓延材料制造技術(shù)本身尚未完成 ,以及鎂合金延展性差 ,很難利用塑性加工直接將其做成大尺寸的復(fù)雜形狀。變形鎂合金有 MgMn、 MgAlZn 和 MgZnZr。 表 33 合金元素對(duì)鎂合金性能的影響 元素 熔煉及鑄造性質(zhì) 力學(xué)性能 腐蝕性能 Ag 在同時(shí)加入稀土?xí)r改善高溫抗拉和蠕變性能 對(duì)腐蝕不利 Al 改善鑄造新年更，有 提高強(qiáng)度，低溫下（＜ 提高耐腐蝕行，增加長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 形成顯微疏松的傾向 120℃）沉淀硬化，對(duì)蠕變性能不利 應(yīng)力腐蝕敏感性 Be 在很低濃度時(shí)，可明顯降低熔體表面的氧化，導(dǎo)致晶粒粗大 Ca 有效地晶粒細(xì)化作用，可抑制熔融金屬的氧化 改善蠕變性能 對(duì)腐蝕不利 Cu 易形成金屬玻璃的合金系，改善組造型能 對(duì)腐蝕不利，必須限制 Fe 鎂與低碳鋼幾乎不反應(yīng) 對(duì)腐蝕不利，必須限制 Li 增大蒸發(fā)及燃燒危險(xiǎn)，只能在有保護(hù)的及密封的爐中熔煉 降低密度，增加延性 降低耐腐蝕行，鎂鋁鋅合金在空氣中也產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 Mn 以沉淀 FeMnAl 化合物來控制鐵含量，細(xì)化 沉淀產(chǎn)物 提高韌性，增大蠕變抗力 由于控制鐵的作用而提高耐腐蝕性，過量的錳則增加腐蝕速度 Ni 易形成非晶態(tài)的合金系 對(duì)腐蝕不利，必須限制 RE 改善鑄造性能，減少顯微縮松，細(xì)化晶粒 在室溫下和高溫下古榕強(qiáng)化和沉淀硬化，改善高溫抗拉及蠕變性能 提高耐蝕性，提高應(yīng)力腐蝕敏感性 Si 降低鑄造性能，與許多其他合金元素形成穩(wěn)定的硅化物，與鋁、鋅及銀相容，弱的晶粒細(xì)化劑 改善蠕變性能 有害 Th 抑制顯微縮松 改善高溫抗拉及蠕變性能，改善延性最有效 Y 晶粒細(xì)化作用 改善高溫抗拉及蠕變性能 改善腐蝕行 為 Zn 增加溶體流動(dòng)性，弱的晶粒細(xì)化劑，有形成顯微縮松和熱裂的傾向 沉淀硬化，改善室溫強(qiáng)度，如不加入 Zr則有脆化及熱脆傾向 較小影響，增加應(yīng)力腐蝕敏感性 Zr 最有效的晶粒細(xì)化劑，與硅鋁錳不相容，從熔體中清除鐵鋁硅 改善室溫下抗拉強(qiáng)度 提高耐蝕性，降低應(yīng)力腐蝕敏感性 (3) 錳 在鎂中的極限溶解度為 ％。 主要是改善鋼和合金的 塑性 和韌性，為 沉淀硬化 處理作好準(zhǔn)備等。國(guó)內(nèi)研制開發(fā)的 Mg2Be2RE 稀土鎂合金 ,其著火點(diǎn)可提高 250℃ ,且力學(xué)性能與 AZ91D 相當(dāng) ,是一 種很實(shí)用的阻燃鎂合金。因此，研究開發(fā)稀土鎂合金在我國(guó)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì) ,合理利用稀土資源，開發(fā)含稀土的高強(qiáng)、耐熱、耐蝕性能鎂合金，不但 能進(jìn)一步增加鎂合金材料在汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 等行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，也可促進(jìn)鎂合金材料在新領(lǐng)域中的進(jìn)一步開發(fā)和利用，也為稀土材料的應(yīng)用開辟出十分廣闊的領(lǐng)域。由于 AZ91 鎂合金具有高溫易氧化的特性，其熔點(diǎn)是 596℃，實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備無法完全隔絕空氣，且鎂合金材料都不是在高溫下工作。每?jī)蓚€(gè)試樣為一組，按表 21處理方案進(jìn)行固溶處理。 極化曲線實(shí) 驗(yàn)的測(cè)試過程 （ 1）研磨。 3℃ 電源電壓： 220V/1Φ 主要特點(diǎn)：①加熱元件為電阻絲 ,最高使用溫度 1200≤℃。 圖 31 含 (， La)的 AZ91RE 鎂合金 XRD 掃描衍射儀分析圖 圖 32（ a）所示為未經(jīng)固溶處理的 AZ91D的顯微組織照片。所以隨著固溶處理的溫度及時(shí)間的增長(zhǎng)，我們能夠在已經(jīng)得到的顯微組織中觀察到這種現(xiàn)象。由圖 42(a)我們可以發(fā)現(xiàn) AlMn相較多，且在此溫度下 AlMn作為第二相粒子析出，在拋光時(shí)極易將基體刮傷，所以應(yīng)注意拋光時(shí)的力度，盡力取得完美的組織照片。在圖 （ b） 、圖 （ c） 、圖 （ d） 、中我們發(fā)現(xiàn)晶粒較大， AlMn 相逐漸減少，在圖 （ c） 中我們發(fā)現(xiàn)析出的 β （ Mg17Al12）相較多 ，雖然溫度較高，但是時(shí)間較短， β （ Mg17Al12）相還未完全溶解于基體中，觀察圖 （ e） ，我們發(fā)現(xiàn) β （ Mg17Al12）相在此條件下，逐漸向基體中溶解，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失，晶粒斷網(wǎng)， β （ Mg17Al12）相逐漸?；?， AlMn 相逐漸減少。從圖 （ b） 中我們可以看出 晶界相開始溶解，網(wǎng)狀晶粒部分位置出現(xiàn)斷口， AlMn 相在基體中溶解度進(jìn)一步增加。 圖 44 AZ91DRE 鎂合金不同溫度處理 2 小時(shí)的顯微組織 （ a） 400℃； （ b） 440℃； （ c） 480℃； （ d） 530℃； （ e） 560℃； 從圖 44（ b） 中我們可觀察到，α Mg基體中不部分不規(guī)則裂紋狀物質(zhì)析出，為了驗(yàn)證其成分，我們做了 EDX 能譜分析實(shí)驗(yàn)如圖 45。這是因?yàn)檫@兩種處理?xiàng)l件的溫度較高，讓基體中的 β （ Mg17Al12）相溶解所造成的。 AZ91 及 AZ91RE 鎂合金固溶處理后顯微組織特征分析 圖 34 AZ91D 鎂合金固溶處理前與處理后的顯微組織 觀察 AZ91D 鎂合金固溶處理后的顯微組織如圖 34,對(duì)比未經(jīng)固溶處理的 AZ91D鎂合金我們可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過固溶處理后 AlMn 相大部分溶解，經(jīng)過固溶處理后晶粒明顯長(zhǎng)大，在 540℃ 2h、 560℃ 2h 及 550℃ 4h 條件下我們可以觀察到，晶粒與未經(jīng)固溶處理前明顯長(zhǎng)大， 部分 β （ Mg17Al12）相有向α Mg 基體中溶解的趨勢(shì)。添加稀土 Ce， La 后 ，合金的 XRD 圖譜上除了α Mg 基體和 β （ Mg17Al12） 相 的峰，還出現(xiàn)了 Ce 相的峰。開始測(cè)量并記錄。 （ 4） 腐蝕。用手鋸把大 塊的 AZ91D、 AZ91DRE 鎂合金切成 2立方厘米左右的試樣。 耐腐蝕實(shí)驗(yàn)所使用的材料 將做過金相實(shí)驗(yàn)的試樣選擇被腐蝕的面用 800、 1000 號(hào)砂紙進(jìn)行打磨，使其被腐蝕面同樣光滑，標(biāo)記并保存，為下一步做處理做準(zhǔn)備。而稀土鎂合金的應(yīng)用使產(chǎn)品的開發(fā)范圍大大拓寬。大多數(shù)鎂稀土合金形成共晶反應(yīng) ,并且由于晶間熱穩(wěn)定性高的化合物存在 ,使 Mg2RE合金具有良好的蠕變性能 ,在 200℃～ 250℃時(shí)仍具有良好的抗蠕變性能。 另外，由于冷卻速度的差異，導(dǎo)致壓鑄組織表層組織致密、晶粒細(xì)?。欢牟拷M織晶粒 比較粗大。鋅可以提高鑄件的抗蠕變性能。英國(guó)開發(fā)出 MgAlB 擠壓鎂合金 ,用于核反應(yīng)堆燃料罐。與市售FRP(強(qiáng)化塑料 )產(chǎn)品相比 ,重量大約可減輕 25%。由于鎂合金成型的優(yōu)良率與產(chǎn)品品質(zhì) ,鎂