论文部分内容阅读
本文主要研究了添加稀土元素Yb对ZK60镁合金和A360铝合金显微组织及性能的影响。利用OM、XRD、SEM、EDS、DSC以及硬度测试等分析手段研究了ZK60、ZK60-1.0Yb镁合金在铸造、挤压、固溶、退火及时效以及A360、A360-0.2Yb、 A360-0.5Yb、A360-0.7Yb铝合金铸造状态下的组织及性能。得出结论如下：(1)微量Yb对ZK60合金的铸态组织产生重要影响。对比ZK60镁合金原始组织,添加稀土元素Yb对ZK60合金有明显的晶粒细化效果,显微结构呈现为等轴晶；通过实验发现并制定了铸态ZK60-1.0Yb合金适合的热处理制度。经过340℃*8h+380℃*12h+440℃*24h三级固溶处理,共晶组织基本完全分解,仅有极少量Mg3Zn5Yb颗粒残留于晶界处,获得溶质原子Zn和Yb过饱和的α-Mg基体组织。(2)ZK60-1.0Yb合金热挤压强化机理。实验结果表明,在370℃以0.12m/h的变形速率,挤压比约为20：1进行热挤压加工,ZK60-1.0Yb变形镁合金在热挤压过程中,Mg3Zn5Yb相在大变形力剪切下,碎化成规则的细小颗粒弥散分布,对合金产生一定的强化作用。同时,合金在热挤压过程中有强烈的动态析出现象,溶质原子Zn和Yb过饱和的α-Mg基体组织中出现了动态析出相,其原因在于溶质原子在变形位错诱导下的扩散脱溶。动态析出相优先在动态再结晶晶界形成,并钉扎晶界起到明显的细化晶粒的作用。晶内大量析出相可以对合金起到有效的析出强化效应。(3)Yb在铝硅合金中的作用机理分析。确定了在不同铸造条件下(金属型,砂型),Yb对于A360合金显微组织的影响,表明在金属型铸造条件下,加入质量分数为0.7%左右的Yb对A360铝合金产生了最好的变质效果,使粗大的共晶硅变为细小纤维状,晶粒尺寸明显减小,组织均匀程度显著提升。添加0.7%Yb的A360合金显微硬度达到85Hv,已经与经过2%Na盐变质的A360合金力学性能基本相同。同时,确定了在A360合金中,加入的Yb元素会与A1生成新相A13Yb,而在基体和硅相中未发现Yb的存在。其次,确定Yb对共晶硅的变质及细化晶粒作用主要是由于加入Yb降低了合金的共晶温度点,Yb原子富集在共晶硅的结晶前沿,阻碍了共晶硅的针状长大,最终共晶硅以纤维状形式存在。