【正文】 Mg17Al12相 ， 再加入稀土元素，生內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 成了鋁 稀土化合物，都會(huì) 對(duì)鎂合金的力學(xué)性能 產(chǎn)生很大 影響 ， Mg17Al12相 和鋁 稀土化合物 數(shù)量的多少、尺寸的大小、分布 狀態(tài) 和穩(wěn)定性 ， 都是影響鎂合金力學(xué)性能的因素 [6]。 稀土 Y 對(duì) AZ91 鎂 合金組織和性能的影響 把 不同含量稀土元素 Y分別 加入 在鑄造鎂合金中 ， 然后 讓其 在 430℃ 下 進(jìn)行 固溶 ，最后使其在不同溫度和時(shí)間 內(nèi) 時(shí)效 ， 根據(jù)現(xiàn)象來(lái) 分析 AZ91鎂合金 的 顯微組織 、 金相結(jié)構(gòu) ， 以此來(lái) 測(cè)定其顯微硬度 的變化，以及 研究 不同 的 熱處理方式對(duì) AZ91鎂合金 的金相結(jié)構(gòu)、顯微組織和室溫力學(xué)性能的影響。 合金晶粒尺寸 的大小基本決定著 合金的塑性 的好壞 。 研究顯示 ， 伴 隨 Pr 含量的 漸漸 增加 ， AZ91DPr 鎂合金的強(qiáng)度 也漸漸 增大且 塑性逐步 提高 ， 在 Pr 含量為 ％時(shí) ， AZ91DPr 鎂合金 強(qiáng)度和塑性均為最好 ， 隨著 Pr 含量的 繼續(xù)增加 ， 強(qiáng)度和塑性反而有所下降 。加 入 稀土元素 Pr 后 ， AZ91D 鎂合金的顯微組織組成為 塊狀 的 αMg基體相和 彌散 分布的 βMgl7All2相 ， 其中 αMg基體相 又分為 初生 αMg相 和 共晶 αMg 相 ； βMgl7All2相 分為 共晶 βMgl7All2相 和二次析出 β 相。 并且 ，在 Al3Er 相的 對(duì)合金基體的 細(xì)晶強(qiáng)化及 稀土 Er 對(duì)合金基體的 彌散強(qiáng)化的共同作用 下 ， 合金的室溫拉伸性能得到 明顯提高 [4]。 除此之外，在合金 冷卻 和 凝固 的 過(guò)程中，新生成的 Al3Er 相有一部分會(huì)聚集 在固 /液界面周圍 ，影響了其他原子的移動(dòng)，有效阻礙了晶粒的長(zhǎng)大 ， 在 合金 凝固后 ，新生成的 Al3Er 相會(huì) 存在于晶界上 ， 打斷了晶粒 彼此 之間的 相互 連接 ， 使得合金在 進(jìn)行 拉伸 試驗(yàn) 時(shí) ，由于 晶粒之間的連接 被打斷， 容 易在基體處誘發(fā)裂紋 ， 導(dǎo)致合金產(chǎn)生缺陷，使 合金的塑性 大大降低 ， 并且合金的延伸率也 減小 。 同時(shí) ， 把 稀土Er 加入 到 AZ91 鎂 合金 ， 可以 明顯 細(xì)化 AZ91 鎂 合金 的鑄態(tài) 顯微 組織 ， 有效 提高 AZ91鎂 合金 的 屈服強(qiáng)度 和力學(xué)性能 ； 并且 ， 稀土元素 Er 和鎂合金基體中 Al 元素化合形成新的 Al3Er 相 ，新相的形成消耗了基體中的一部分 Al， 使得 合金中 Mg17Al12 相 的數(shù)量 大大減少 ， 使 Mg17Al12 相 變的彌散分布 ， 彌散分布的 Mg17Al12 相 減弱了 對(duì)基體的割裂作用 ； 除此之外 ， 新 形成的稀土 Al3Er 相 由于分布較為彌散，能夠?qū)辖鸹w 起到 很好的 彌散強(qiáng)化作用。 稀土 Er 對(duì) AZ91 鎂合金組織與 性能的影響 向 AZ91 鎂 合金中添加 一定含量 的 Er， 可以 對(duì) 合金基體中 粗大的 Mg17Al12 相 ，起到很好的 細(xì)化 作用 ， 使 基體中 Mg17Al12相顆粒 數(shù)量增 多 。 結(jié)果顯示 ， 在 AZ91鎂合金中 加入 稀土 Nd，細(xì)化了合金組織，改善了其 機(jī)械性能 ， 使得 AZ91鎂合金 應(yīng)用范圍擴(kuò)大，不僅用在了 汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)上，也應(yīng)用在飛機(jī) 螺旋槳 、電腦 外殼 等 上。 由于 稀土 Nd含量 漸漸增大 ， 在 室溫、 150℃ 和 250℃ 時(shí)， AZ91鎂合金 的 強(qiáng)度都呈現(xiàn) 先 增 后 減的趨勢(shì) ， 在稀土 Nd含量為 1％ ， 150℃ 時(shí)， AZ91鎂 合金的強(qiáng)度 出現(xiàn)了最大值 ， 其強(qiáng)度為 203Mpa； 隨著 Nd含量的 增大， AZ91鎂合金的延伸率 也呈現(xiàn) 先 增內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 后 減 ， 當(dāng) 在 AZ91鎂合金 中加入 2％ 稀土 Nd時(shí) ， AZ91鎂 合金的延伸率最大 ， 其延伸率為 ％ ，此時(shí)， AZ91鎂合金 不但具有較好的塑性，同時(shí)還具有較高的強(qiáng)度 ， 其 強(qiáng)度為 196MPa。 由于 稀土 Nd的加入 ，能夠 使 AZ91鎂合金的鑄態(tài)組織 明顯細(xì)化 ，晶粒尺寸明顯變小 ， 并且由于 Al3Nd、 A12Nd等 鋁 稀土 相 的形成， 使得 β(Mg17Al12)相的 數(shù)量減少 。 當(dāng)稀土 Nd 在 合金中 的 含量 較 高時(shí) ， 會(huì)生成大量的 AlNd 團(tuán)聚物 和 MgNd 相 ，其 分布 較為彌散 不均 。 同時(shí)，由于 新生的 Al3Nd、 A12Nd 等 鋁 稀土 相 大多 在晶界上 彌散分布 ， 其熱穩(wěn)定性 比 較高 ，極大地 影響 了 晶界的移動(dòng)和位錯(cuò) 的運(yùn)動(dòng)， 對(duì) 附近 晶粒的移動(dòng)起到 “ 釘扎 ” 作用 ，減少了位錯(cuò)數(shù)量 。 研究中 ， 在 AZ91 鎂合金 加入 稀土 Nd， 能夠 有效地 提高 合金的 高溫力學(xué)性能 ，由于稀土 Nd 和合金中的鋁元素 化合形成新的 鋁 稀土相， 新生的 AlNd 相 能夠?qū)辖鸹w起到 較好的 彌散強(qiáng)化作用 ，加之稀土 Nd 能夠?qū)w 也能 起到 一定的 固溶強(qiáng)化作用 ， 細(xì)化了合金組織。 因?yàn)?鋁 稀土 相熔點(diǎn) 高 ， 所以當(dāng) 熔融鎂合金冷卻 凝固 過(guò)程中 ， 會(huì) 率先 結(jié)晶析出 鋁 稀土 相 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 稀土 元素 在 AZ 系 鎂 合金中的 應(yīng)用 現(xiàn)狀 稀土 Nd 對(duì) AZ91 鎂合金組織和性能的影響 研究普遍發(fā)現(xiàn)， 在鎂合金 中加入 少量的 稀土元素 ， 能夠 很好地 細(xì)化 合金的 鑄態(tài)組織 ， 鎂合金中主要元素為鎂、鋁、鋅。最近幾 年來(lái)， 稀土在鎂合金中的 使用連年 增加的越來(lái)越快 。 由于 鎂合金 的快速發(fā)展 ，特別是在 結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域 的 發(fā)展 ， 加強(qiáng) 稀土鎂合金的 研究 與創(chuàng)新 ，推廣其應(yīng)用范圍 ， 能極大的 促進(jìn)稀土 在不同領(lǐng)域 的 利 用和發(fā)展 ， 同時(shí)也能夠很好地 提升鎂合金產(chǎn)品附加值 ， 這對(duì)作為資源大國(guó)的中國(guó)，能夠很好地實(shí)現(xiàn) 資源 的 綜合利用 ， 使 我國(guó) 巨大的 資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì) ， 同時(shí)經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)資源發(fā)展， 加快我國(guó)經(jīng)濟(jì) 全面快速的 發(fā)展 [2]。 研究數(shù)據(jù)顯示 ， 稀土元素使用廣泛， 在稀土元素總 使用 量中 ， 約 20%30%的 和 金屬 等合金 有關(guān) 。主要有以下幾種， MgMn、 MgAl、MgZn、 MgRE、 MgTh、 MgAg 和 MgLi 系 。 在鎂合金中， 大多數(shù)都含 兩 種 以上的 其他 金屬 元素 ， 因此為了 更好給 鎂合金 分類，使其種類分辨方便簡(jiǎn)單 ，選取 鎂合金中最主要的 金屬 元素 ， 構(gòu) 成二元系鎂合金。其次 ， 由于 鎂合金 晶體結(jié)構(gòu) 為 密排六方 ， 其滑移系數(shù)小，因此 溫室塑性 比 較差。 當(dāng)然 ， 有優(yōu)點(diǎn)也就有缺點(diǎn)， 鎂合金也有一定的缺點(diǎn) 。 由于其密度低， 因此 用鎂合金制作的構(gòu)件 ， 合金構(gòu)建的 質(zhì)量 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 鋁合金和鋼 ， 這對(duì)于航空航天、電子等領(lǐng)域有重大意義 ； 其次 ， 鎂合 金 不但 具有良好的減震性 ， 而且 有較高的抗 振性 ， 可以降低噪聲 ， 從而 能夠延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。 鎂合金特點(diǎn) 鎂合金 是目前最為質(zhì)輕的結(jié)構(gòu)材料 ， 由于 其 具有 較低的 密度、 較高的 彈性模量、高 的 比強(qiáng)度、 優(yōu)良的 散熱性 、 好 的 電磁屏蔽性和切削加工性能 優(yōu)良 等諸多 優(yōu)點(diǎn) ， 成為了航空航天、電子、通訊等領(lǐng)域不可缺少的結(jié)構(gòu)材料。其化學(xué)性質(zhì)活潑 ， 極易氧化 ， 在空氣中中因氧化而失去原有銀白色變黑。H 2O 三種形式存在。鎂元素在地殼中多以菱鎂 礦 (碳酸鎂 )MgCO白云石 (碳酸鎂鈣 )CaMg(CO3) 光鹵石 (水合氯化鎂鉀 )KCl 鎂和鎂合金 簡(jiǎn)述 鎂的 簡(jiǎn)述 鎂是一種輕質(zhì) 的 堿土金 屬 ，顏色為 銀白色 ， 即 擁 有 很 好的延展性 ，又擁有良好的散熱性。鎂合金構(gòu)件也被用于運(yùn)輸機(jī)、航天器、導(dǎo)彈等。在目前來(lái)說(shuō)，鎂合金是一種最輕的結(jié)構(gòu)材料 ，由于其自身的優(yōu)勢(shì) ，在傳統(tǒng)的制造領(lǐng)域被廣泛使用，引起了人們 對(duì)其 在其它領(lǐng)域應(yīng)用的 極大 關(guān)注，在汽車工業(yè)領(lǐng)域，人們期待著用輕質(zhì)的鎂合金 代替原有的鋼鐵，以 此 減輕汽車 自身 的重量，減少汽車使用時(shí)的油耗量 及 汽車尾氣的排放量，進(jìn)而減 輕對(duì)環(huán)境的污染， 達(dá)到 保護(hù)環(huán)境 的目的 ，讓汽車變成一 種現(xiàn)代 環(huán)保 便捷的交通工具。 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的條件 是 自然資源的可持續(xù)利用 。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們?cè)O(shè)計(jì)了合理的稀土加入量， 利用 XRD、金相顯微鏡、力學(xué)性能試驗(yàn)儀 來(lái) 測(cè)得和獲取數(shù)據(jù)。 稀土鎂合金正 在揭開其神秘的面紗，相信隨著時(shí)間推移，稀土鎂合金將會(huì)有更大的 應(yīng)用領(lǐng)域 ，更加良好的性能。稀土作為一種稀有資源，在改善合金性能方面有著重要作用 。 把 稀土 元素 加 入 在鎂合金中， 以達(dá)到 改善鎂合金性能 的目的 ， 有助于 擴(kuò)展 其 應(yīng) 用途 徑 。在汽車 制造 領(lǐng)域， 鎂合金目前主要應(yīng)用在 汽車 座椅 支架 、 方向盤 制造 、變速 箱 外殼等 ； 在航空航天 領(lǐng)域 ， 主要應(yīng) 用于飛機(jī)的螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī) 的 曲柄、油箱隔板等 ； 在電子領(lǐng)域，應(yīng)用在電腦、手機(jī)等常見 產(chǎn)品 上。鎂合金由于性能良好，已經(jīng) 很好 地 被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，而在鎂合金中加入稀土，能使鎂合金性能進(jìn)一步提升 ，這已經(jīng)成為了人們普遍的做法 。并且在 Ce 含量為 %時(shí)，其綜合力學(xué)性能最好 。通過(guò)壓鑄成型獲得所需要的試件 ， 使用蔡司光學(xué)顯微鏡、 X 射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、SHT4605 型微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等分析手段對(duì)合金的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了觀察分析。為了更好地研究和發(fā)現(xiàn)稀土對(duì)鎂合金的影響 ， 我們?cè)O(shè)計(jì)制作了 不同Ce 含量的稀土 鎂合金 ， 通過(guò)其硬度、 抗拉 強(qiáng)度、 延 伸率、 XRD、 金相組織 等 測(cè) 試 分析 不同稀土含量對(duì)其 組織和 性能 的影響。 目前普遍研究發(fā)現(xiàn) ， 在鎂合金中加入稀土元素 ，能夠改善合金組織 ， 提升合金力學(xué)性能。 ( 二 〇 一 五 年 五 月 本科畢業(yè)論文 學(xué)校代碼 : 10128 學(xué) 號(hào) : 202120402033 題 目 :稀 土 種 類 和 加 入 量 對(duì) AZ 系鎂合金組織的影響 學(xué) 生 姓 名 : 王自武 學(xué) 院 : 材 料 科 學(xué) 與 工 程 系 別 :材料 與 冶 金 工 程 專 業(yè) :金屬材料工程 班 級(jí) :金屬 111 指 導(dǎo) 教 師 :郭鋒 教授 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘要 AZ 系鎂合金由于具有諸多良好的性能 ， 成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。鎂合金作為目前最輕質(zhì)的鑄造合金 ， 具有 低密度、高比強(qiáng)度 、良好的電磁屏蔽性 ， 在航空航天 、電子、汽車等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但是對(duì)于具體加入多少 ， 研究結(jié)果不盡相同 ，說(shuō)法也不一致。 課題以常見的 AZ91D 鎂合金為研究主要對(duì)象 ， 加入含量分別為 0%、 %、 %、%的稀土 Ce， 構(gòu)成了加入單一稀土、不同稀土含量的 AZ91DCe 系列合金 。結(jié)果顯示 ： (1) 由于稀土 Ce 的加入，使得合金晶粒細(xì)化，除了合金 中原有的 αMg 和共晶體的基本組織組成以外，生產(chǎn)了新相 Al4Ce； (2) 隨著稀土Ce 加入量的增多，鎂合金的硬度、抗拉強(qiáng)度、 延 伸率 都 增大，其力學(xué)性能得到改善。 關(guān)鍵詞 :稀土 ， AZ 系鎂合金 ， 加入量 ， 合金組織 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 Abstract AZ based alloys because of the many good performance, has bee a hot topic in recent years. Magnesium alloys as the most lightweight cast alloy, low density, high strength, good electromagic shielding, aerospace. Electronics, automotive and other fields has been applied. Now generally it found that adding rare earth elements in the magnesium alloy, it is possible to improve the alloy to enhance the mechanical properties of the a