材料学专业优秀论文材料学专业优秀论文 稀土耐热镁合金显微组织和性能的研究稀土耐热镁合金显微组织和性能的研究关键词：镁合金关键词：镁合金 稀土含量稀土含量 显微组织显微组织 力学性能力学性能摘要：镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性能好等优点，在汽车上 的应用曰益广泛。与此同时，汽车轻量化的发展趋势又对镁合金的力学性能， 尤其是高温力学性能提出了更高的要求。稀土元素能够改善镁合金在室温和高 温下的综合力学性能。稀土合金化是改善镁合金高温抗蠕变性能的主要途径之 一。目前以混合稀土为添加元素的 AE 系列合金是重要的车用耐热镁合金系。然 而，AE 系合金在使用温度高于 150时，抗蠕变性能会大幅下降，这大大地限 制了它作为轻质结构材料的应用范围。 本文在 Mg-4AI 基合金的基础上，分 别以 RE(混合稀土)、La、Ce 作为合金元素，并同时采用重力铸造和压铸两种铸 造方式，配置了 AE、ALa、ACe 三个系列共 24 个合金。运用光学显微镜(OM)、 X 射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子束微区分析(EDAX)、电感耦合等 离子体发射光谱仪(ICP)，和各种力学性能测试手段，系统地研究了不同稀土含 量对合金的微观组织和力学性能的影响。目的是为进一步提高 Mg-Al-RE 基耐热 镁合金的综合性能提供理论和实验依据。 微观分析表明，AE、ALa 和 ACe 合 金的显微组织都是典型的枝晶组织。AE 合金主要由 -Mg、沿枝晶界分布的 Allt;,4gt;RE 相组成。随着稀土含量的增大，合金的枝晶间距略有 减小，显微组织中的 Allt;,4gt;RE 相逐渐增多，形成连续网状。 ALa 和 ACe 合金的组成相、随稀土含量变化的规律与 AE 合金相似。压铸工艺细 化了三个系列合金的组织，但并没有改变合金的组成相。压铸合金的显微组织 中出现了一些缩孔和气孔，稀土含量大的合金中孔洞相对较少。 室温和高温 拉伸性能测试表明，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都随稀土含量的增大 而提高。ALa 合金的力学性能略优于 AE 和 ACe 合金。压铸合金的强度，尤其是 屈服强度，远大于重力铸造合金的强度。 对合金在 175/70MPa 下的蠕变性 能测试结果表明，随着稀土含量的增大，合金的稳态蠕变速率逐渐降低，抗蠕 变性能逐渐提高。以重力铸造 AE 合金为例：AE44 合金的蠕变速率仅为 2.1910lt;#39;-8gt;Slt;#39;-1gt;，与 AE41 相比提高了一个数量级。对三个系列合金的蠕变性能进行对比结果显示， RE、La、Ce 对合金高温性能的改善效果相仿。 对合金蠕变后的组织观察表 明，蠕变过程中，AE41/AE42 合金中杆状的 Allt;,4gt;RE 相发生部 分分解，生成颗粒状或短棒状 Allt;,2gt;RE 和 Al，而析出的 Al 与 Mg 反应生成 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;，这种转变对合金 的蠕变性能有害。随着稀土含量的增大，合金组织的热稳定提高，AE44 蠕变后 的组织中没有出现 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，合金的 蠕变性能也得到了很大的提高。ALa 和 ACe 合金蠕变后组织与 AE 合金相似。 如果排除压铸件中缺陷的影响，压铸合金的抗蠕变性能高于相应的重力铸造合 金。值得强调的是，所有压铸合金蠕变后的组织中都没有出现太多的 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，可见压铸合金中的 Allt;,4gt;RE 相比重力铸造合金中的更稳定。正文内容正文内容镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性能好等优点，在汽车上的 应用曰益广泛。与此同时，汽车轻量化的发展趋势又对镁合金的力学性能，尤 其是高温力学性能提出了更高的要求。稀土元素能够改善镁合金在室温和高温 下的综合力学性能。稀土合金化是改善镁合金高温抗蠕变性能的主要途径之一。 目前以混合稀土为添加元素的 AE 系列合金是重要的车用耐热镁合金系。然而， AE 系合金在使用温度高于 150时，抗蠕变性能会大幅下降，这大大地限制了 它作为轻质结构材料的应用范围。 本文在 Mg-4AI 基合金的基础上，分别以 RE(混合稀土)、La、Ce 作为合金元素，并同时采用重力铸造和压铸两种铸造方 式，配置了 AE、ALa、ACe 三个系列共 24 个合金。运用光学显微镜(OM)、X 射 线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子束微区分析(EDAX)、电感耦合等离子 体发射光谱仪(ICP)，和各种力学性能测试手段，系统地研究了不同稀土含量对 合金的微观组织和力学性能的影响。目的是为进一步提高 Mg-Al-RE 基耐热镁合 金的综合性能提供理论和实验依据。 微观分析表明，AE、ALa 和 ACe 合金的 显微组织都是典型的枝晶组织。AE 合金主要由 -Mg、沿枝晶界分布的 Allt;,4gt;RE 相组成。随着稀土含量的增大，合金的枝晶间距略有 减小，显微组织中的 Allt;,4gt;RE 相逐渐增多，形成连续网状。 ALa 和 ACe 合金的组成相、随稀土含量变化的规律与 AE 合金相似。压铸工艺细 化了三个系列合金的组织，但并没有改变合金的组成相。压铸合金的显微组织 中出现了一些缩孔和气孔，稀土含量大的合金中孔洞相对较少。 室温和高温 拉伸性能测试表明，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都随稀土含量的增大 而提高。ALa 合金的力学性能略优于 AE 和 ACe 合金。压铸合金的强度，尤其是 屈服强度，远大于重力铸造合金的强度。 对合金在 175/70MPa 下的蠕变性 能测试结果表明，随着稀土含量的增大，合金的稳态蠕变速率逐渐降低，抗蠕 变性能逐渐提高。以重力铸造 AE 合金为例：AE44 合金的蠕变速率仅为 2.1910lt;#39;-8gt;Slt;#39;-1gt;，与 AE41 相比提高了一个数量级。对三个系列合金的蠕变性能进行对比结果显示， RE、La、Ce 对合金高温性能的改善效果相仿。 对合金蠕变后的组织观察表 明，蠕变过程中，AE41/AE42 合金中杆状的 Allt;,4gt;RE 相发生部 分分解，生成颗粒状或短棒状 Allt;,2gt;RE 和 Al，而析出的 Al 与 Mg 反应生成 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;，这种转变对合金 的蠕变性能有害。随着稀土含量的增大，合金组织的热稳定提高，AE44 蠕变后 的组织中没有出现 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，合金的 蠕变性能也得到了很大的提高。ALa 和 ACe 合金蠕变后组织与 AE 合金相似。 如果排除压铸件中缺陷的影响，压铸合金的抗蠕变性能高于相应的重力铸造合 金。值得强调的是，所有压铸合金蠕变后的组织中都没有出现太多的 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，可见压铸合金中的 Allt;,4gt;RE 相比重力铸造合金中的更稳定。 镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性能好等优点，在汽车上的应用 曰益广泛。与此同时，汽车轻量化的发展趋势又对镁合金的力学性能，尤其是 高温力学性能提出了更高的要求。稀土元素能够改善镁合金在室温和高温下的 综合力学性能。稀土合金化是改善镁合金高温抗蠕变性能的主要途径之一。目 前以混合稀土为添加元素的 AE 系列合金是重要的车用耐热镁合金系。然而，AE系合金在使用温度高于 150时，抗蠕变性能会大幅下降，这大大地限制了它 作为轻质结构材料的应用范围。 本文在 Mg-4AI 基合金的基础上，分别以 RE(混合稀土)、La、Ce 作为合金元素，并同时采用重力铸造和压铸两种铸造方 式，配置了 AE、ALa、ACe 三个系列共 24 个合金。运用光学显微镜(OM)、X 射 线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子束微区分析(EDAX)、电感耦合等离子 体发射光谱仪(ICP)，和各种力学性能测试手段，系统地研究了不同稀土含量对 合金的微观组织和力学性能的影响。目的是为进一步提高 Mg-Al-RE 基耐热镁合 金的综合性能提供理论和实验依据。 微观分析表明，AE、ALa 和 ACe 合金的 显微组织都是典型的枝晶组织。AE 合金主要由 -Mg、沿枝晶界分布的 Allt;,4gt;RE 相组成。随着稀土含量的增大，合金的枝晶间距略有 减小，显微组织中的 Allt;,4gt;RE 相逐渐增多，形成连续网状。 ALa 和 ACe 合金的组成相、随稀土含量变化的规律与 AE 合金相似。压铸工艺细 化了三个系列合金的组织，但并没有改变合金的组成相。压铸合金的显微组织 中出现了一些缩孔和气孔，稀土含量大的合金中孔洞相对较少。 室温和高温 拉伸性能测试表明，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都随稀土含量的增大 而提高。ALa 合金的力学性能略优于 AE 和 ACe 合金。压铸合金的强度，尤其是 屈服强度，远大于重力铸造合金的强度。 对合金在 175/70MPa 下的蠕变性 能测试结果表明，随着稀土含量的增大，合金的稳态蠕变速率逐渐降低，抗蠕 变性能逐渐提高。以重力铸造 AE 合金为例：AE44 合金的蠕变速率仅为 2.1910lt;#39;-8gt;Slt;#39;-1gt;，与 AE41 相比提高了一个数量级。对三个系列合金的蠕变性能进行对比结果显示， RE、La、Ce 对合金高温性能的改善效果相仿。 对合金蠕变后的组织观察表 明，蠕变过程中，AE41/AE42 合金中杆状的 Allt;,4gt;RE 相发生部 分分解，生成颗粒状或短棒状 Allt;,2gt;RE 和 Al，而析出的 Al 与 Mg 反应生成 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;，这种转变对合金 的蠕变性能有害。随着稀土含量的增大，合金组织的热稳定提高，AE44 蠕变后 的组织中没有出现 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，合金的 蠕变性能也得到了很大的提高。ALa 和 ACe 合金蠕变后组织与 AE 合金相似。 如果排除压铸件中缺陷的影响，压铸合金的抗蠕变性能高于相应的重力铸造合 金。值得强调的是，所有压铸合金蠕变后的组织中都没有出现太多的 Mglt;,17gt;Allt;,12gt;相，可见压铸合金中的 Allt;,4gt;RE 相比重力铸造合金中的更稳定。 镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性能好等优点，在汽车上的应用 曰益广泛。与此同时，汽车轻量化的发展趋势又对镁合金的力学性能，尤其是 高温力学性能提出了更高的要求。稀土元素能够改善镁合金在室温和高温下的 综合力学性能。稀土合金化是改善镁合金高温抗蠕变性能的主要途径之一。目 前以混合稀土为添加元素的 AE 系列合金是重要的车用耐热镁合金系。然而，AE 系合金在使用温度高于 150时，抗蠕变性能会大幅下降，这大大地限制了它 作为轻质结构材料的应用范围。 本文在 Mg-4AI 基合金的基础上，分别以 RE(混合稀土)、La、Ce 作为合金元素，并同时采用重力铸造和压铸两种铸造方 式，配置了 AE、ALa、ACe 三个系列共 24 个合金。运用光学显微镜(OM)、X 射 线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子束微区分析(EDAX)、电感耦合等离子 体发射光谱仪(ICP)，和各种力学性能测试手段，系统地研究了不同稀土含量对 合金的微观组织和力学性能的影响。目的是为进一步提高 Mg-Al-RE 基耐热镁合金的综合性能提供理论和实验依据。 微观分析表明，AE、ALa 和 ACe 合金的 显微组织都是典型的枝晶组织。AE 合金主要由 -Mg、沿枝晶界分布的 Allt;,4gt;RE 相组成。随着稀土含量的增大，合金的枝晶间距略有 减小，显微组织中的 Allt;,4gt;RE 相逐渐增多，形成连续网状。 ALa 和 ACe 合金的组成相、随稀土含量变化的规律与 AE 合金相似。压铸工艺细 化了