内蒙古工业大学本科毕业论文 学校代码: 10128学 号: 201120402033 本科毕业论文(题 目:稀土种类和加入量对AZ系镁合金组织的影响学生姓名:王自武学 院:材料科学与工程系 别:材料与冶金工程专 业:金属材料工程班 级:金属11-1指导教师:郭锋 教授二 一 五 年 五 月摘要AZ系镁合金由于具有诸多良好的性能，成为了近年来的研究热点。镁合金作为目前最轻质的铸造合金，具有低密度、高比强度、良好的电磁屏蔽性，在航空航天、电子、汽车等诸多领域得到了应用。目前普遍研究发现，在镁合金中加入稀土元素，能够改善合金组织，提升合金力学性能。但是对于具体加入多少，研究结果不尽相同，说法也不一致。为了更好地研究和发现稀土对镁合金的影响，我们设计制作了不同Ce含量的稀土-镁合金，通过其硬度、抗拉强度、延伸率、XRD、金相组织等测试分析不同稀土含量对其组织和性能的影响。课题以常见的AZ91D镁合金为研究主要对象，加入含量分别为0%、0.3%、0.6%、0.9%的稀土Ce，构成了加入单一稀土、不同稀土含量的AZ91D-Ce系列合金。通过压铸成型获得所需要的试件，使用蔡司光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、SHT-4605型微机控制电液伺服万能试验机等分析手段对合金的微观组织和力学性能进行了观察分析。结果显示：(1) 由于稀土Ce的加入，使得合金晶粒细化，除了合金中原有的-Mg和共晶体的基本组织组成以外，生产了新相Al4Ce；(2) 随着稀土Ce加入量的增多，镁合金的硬度、抗拉强度、延伸率都增大，其力学性能得到改善。并且在Ce含量为0.9%时，其综合力学性能最好。关键词:稀土，AZ系镁合金，加入量，合金组织AbstractAZ based alloys because of the many good performance, has become a hot topic in recent years. Magnesium alloys as the most lightweight cast alloy, low density, high strength, good electromagnetic 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 alloy. But for how much concrete was added, the results are not the same, saying inconsistent. In order to better study and found that the impact of rare earth magnesium alloys, we designed a different contents of Ce rare earth - magnesium alloy, by measuring its hardness, tensile strength, tensile elongation, XED microstructure analysis to test and influence of different rare earth content on its properties.Subject to common AZ91D magnesium alloy as the research main object, join contents were 0%, 0.3%, 0.6%, 0.9% rare earth elements Ce, constitute the added single rare earth, rare earth content of different AZ91D-Ce alloys. Specimens obtained by die casting needs, using Zeiss optical microscopy, X-ray diffractometer, microhardness, SHT-4605 microcomputer controlled electro-hydraulic servo universal testing machine analytical tools, etc. on the microstructure and mechanical properties were observation and analysis. The results showed that: (1) With the increase of the added amount of Ce, hardness, tensile strength, elongation of the magnesium alloy increases, its mechanical properties are improved. And Ce content is 0.9%, its best mechanical properties. (2) Due to the addition of Ce, making the alloy grain refinement, in addition to any original -Mg alloy and the basic organization of the eutectic composition, producing a new phase Al4Ce.keyword: rare earth； AZ magnesium alloy；Adding amount； The microstructure of the alloy目录引言1第一章 绪论21.1镁和镁合金简述21.1.1镁的简述21.1.2镁合金特点21.1.3镁合金分类31.2稀土镁合金中稀土的应用意义31.3稀土元素在AZ系镁合金中的应用现状41.3.1 稀土Nd对AZ91镁合金组织和性能的影响41.3.2稀土Er对AZ91镁合金组织与性能的影响51.3.3 稀土Pr对AZ91D镁合金组织和性能的影响51.3.4 稀土Y对AZ91镁合金组织和性能的影响61.3.5稀土Ce对AZ91D镁合金固溶时效组织的影响71.3.6稀土La对AZ91D镁合金耐蚀性的影响71.3.7稀土Gd对AZ80镁合金组织和性能的影响81.4稀土在AZ镁合金的作用91.4.1熔体净化作用91.4.2固溶强化作用101.4.3细晶强化作用101.4.4提高合金耐蚀性101.4.5改善合金的力学性能111.4.6稀土的阻燃作用111.5 稀土对镁合金组织的影响111.6稀土镁合金的应用前景12第二章实验方法和过程142.1实验流程142.2实验合金成分设计152.3实验材料制备152.3.1稀土镁合金熔炼152.3.2压铸成型162.3.3取样162.3.4制取试棒17第三章 实验数据分析183.1 Ce对合金微观组织的影响183.2 Ce加入量对组织组成的影响193.3 Ce对稀土镁合金硬的影响(Hv)213.4 Ce对镁合金力学性能的影响21第四章 结论24参考文献25谢辞28引言近年来，各种材料推陈出新，镁合金作为目前最为质轻的构造材料，受到人们一致的青睐。镁合金由于性能良好，已经很好地被应用在各个领域，而在镁合金中加入稀土，能使镁合金性能进一步提升，这已经成为了人们普遍的做法。镁合金被应用在各个领域。在汽车制造领域，镁合金目前主要应用在汽车座椅支架、方向盘制造、变速箱外壳等；在航空航天领域，主要应用于飞机的螺旋桨、发动机的曲柄、油箱隔板等；在电子领域，应用在电脑、手机等常见产品上。镁合金作为最为轻质的结构材料之一，其使用范围已经有超过钢铁等常见结构材料的趋势。把稀土元素加入在镁合金中，以达到改善镁合金性能的目的，有助于扩展其应用途径。目前，镁合金中稀土元素的加入量较小，不超过11%，如何使稀土发挥更大的作用，还需要人们更深入的研究。稀土作为一种稀有资源，在改善合金性能方面有着重要作用。稀土元素因其独特而优异性能特点，越来越被人们用于研发和使用。稀土镁合金正在揭开其神秘的面纱，相信随着时间推移，稀土镁合金将会有更大的应用领域，更加良好的性能。本论文研究的主要内容为：稀土Ce加入AZ91D镁合金中，对AZ91D镁合金组织和性能的影响。在实验过程中，我们设计了合理的稀土加入量， 利用XRD、金相显微镜、力学性能试验仪来测得和获取数据。第一章 绪论当今社会，在追求主义市场经济的快速发展的同时，也倡导资源的可持续发展，这就要求我们节约资源、减少环境污染，提高资源可利用率等。实现可持续发展的条件是自然资源的可持续利用。而镁合金因具有比强度高、密度低、切削加工性能良好、减震性好成为了继铝合金之后的另一种重要的现代工业材料。在目前来说，镁合金是一种最轻的结构材料，由于其自身的优势，在传统的制造领域被广泛使用，引起了人们对其在其它领域应用的极大关注，在汽车工业领域，人们期待着用轻质的镁合金代替原有的钢铁，以此减轻汽车自身的重量，减少汽车使用时的油耗量及汽车尾气的排放量，进而减轻对环境的污染，达到保护环境的目的，让汽车变成一种现代环保便捷的交通工具。对于航空航天制造领域来说，材质的重量要求是第一位的，镁合金的在航天领域的应用，减轻了飞机自身的重量，有利于飞机的快速起飞，为航空航天领域的发展创造了优势。镁合金构件也被用于运输机、航天器、导弹等。镁合金因其自身特有的优势，已经发展成了当今社会所研究的重要结构材料，也被利用在越来越多的领域。1.1镁和镁合金简述1.1.1镁的简述镁是一种轻质的碱土金属，颜色为银白色，即拥有很好的延展性，又拥有良好的散热性。在自然界中，镁元素分布极为广泛，在地壳中，其含量为2.35%，使用总量超过100亿吨，在地壳元素中排在第七位，宇宙元素中排在第八位。镁元素在地壳中多以菱镁矿(碳酸镁)MgCO3、白云石(碳酸镁钙)CaMg(CO3)2、光卤石(水合氯化镁钾)KClMgCl2H2O三种形式存在。在元素周期表中，镁元素位于IIA(第二主族)族，是一种碱土金属元素，其化学元素符号为Mg，相对原子质量为12，其密度是1.738g/cm3，其熔沸点分别是651、1107。其化学性质活泼，极易氧化，在空气中中因氧化而失去原有银白色变黑。对纯镁而言，由于纯镁的晶体结构为密排六方，其强度较低、塑性较差，不能直接作为结构材料使用，所以目前一般使用的都是镁合金1。1.1.2镁合金特点镁合金是目前最为质轻的结构材料，由于其具有较低的密度、较高的弹性模量、高的比强度、优良的散热性、好的电磁屏蔽性和切