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本试验选择AZ3 1、AZ61和AZ9l镁合金,通过加入不同含量的铈元素,系统研究了铈元素对镁-铝-锌系镁合金的热变形行为、相组成、微观组织结构和力学性能的影响。试验获得如下结论:
(1)在Az31合金中添加1.0%Ce时,提高了合金高温塑性变形的峰 值应力,改变变形激活能随温度变化规律,使得合金在高温和低 温(试验中所选定温度中的高温和低温)的变形能力增加,因而 有利于合金的热加工。
(2)铝含量对合金的热变形有显著影响,铝含量升高,合金变形能力下降。因而在指定加工工艺中,针对AZ31、AZ61及AZ91合金中铝含量不同,选择不同加工工艺。AZ31系变形能力好,可以将方形铸锭直接轧制成板材,或先挤压,然后轧制成为板材;AZ61系合金变形能力降低,先进行挤压获得坯板,利用变形坯板比铸态坯板变形能力好,然后轧制;AZ91系变形能力最低,只进行了挤压变形。
(3)铈元素的加入,可以在Az31、AZ61及AZ91合金中产生新Al<,4>Ce 相,随铈含量增加,Al<,4>Ce相增加,它为杆状,均匀分布于镁基体;随铝含量的增加,Al<,4>Ce相粗化。Al<,4>Ce相在镁合金为高温相,合金凝固过程最先析出,其他合金元素偏聚于它周围凝固,因而铸态组织成分偏聚严重,合金在加工前需要进行均匀化热处 理,减少合金元素的偏聚。
(4)在AZ31、AZ61及AZ91合金中添加铈元素可以分别提高合金的力学性能。在加工状态下,合金强度随铈含量增加而增加,其中含1%铈的合金有最高的强度,比不含铈的该系合金高10%左右。属于AZ61添加铈的8<[#]>合金有最高的强度,轧制态,其抗拉强度为350MPa,屈服强度为274MPa,延伸率为6.2%;退火后,抗拉强度为306MPa,屈服强度为201MPa,延伸率为19%。
(5)铈元素对AZ91合金中时效强化有强韧作用。采用165℃、18小时时效工艺提高了含铈AZ91合金时效时的屈服强度和延伸率。铈元素的加入对Al<,12>Mg<,l7>相的析出起推迟作用。