Ca和Si对Mg-5Al合金热裂及力学性能的影响

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingjing17_
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目前镁合金不仅在常温应用更在高温环境中应用,以在汽车中的应用居多。添加稀土元素提高镁合金的高温性能成本过高不适宜民用产品。碱土元素Ca可以有效提高镁合金的高温性能,其对镁合金的热裂抗性影响比较大。本文通过不同(0.5wt.%-4.5wt.%)Ca含量研究其对Mg-5Al合金的热裂抗性,以确定Mg-5Al合金中Ca的合理添加范围及热裂机制。并进一步研究Mg-5Al-2.5Ca-0.9(1.9) Si合金组织及常温和高温力学性能,在此基础上研究T4、T6(8h,16h,24h,32h)热处理对Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金组织及常温和高温力学性能的作用,分析并确定Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金的最佳热处理工艺。  采用等长热裂试棒法进行热裂实验,通过OM、SEM方法观察热裂断口及组织形貌,通过XRD、EDS及线扫描分析相组成及其形貌,采用拉伸实验分析合金常温及高温(150℃)下力学性能,得出以下结论:随着Ca含量的增加Mg-5Al合金的抗热裂性先增大后降低,在Ca含量为2.5wt.%时合金的抗热裂性能达到最佳;随着Ca含量的增加,Mg-5Al合金中共晶组织含量增多且共晶组织趋近相同成分,合金补缩能力增强;当Ca含量大于2.5wt.%时由于合金力学性能不佳导致晶粒搭桥断裂进而产生热裂纹但热裂抗性仍优于0.5wt.%Ca和1.5wt.%Ca。Mg-5Al-2.5Ca合金中加入Si合金中出现Mg2Si相且Ca对Mg2Si相的变质作用使合金中Mg2Si相呈多边形形貌,合金力学性能提高;Si含量过多后Mg2Si相变得粗大同时消耗一部分Ca使Al2Ca相分布密度降低合金力学性能下降;在Si含量为0.9wt.%时合金力学性能最佳,常温σ0.2为168.42MPa,σb为203.05MPa,δ为7.3%;高温σ0.2为116.32MPa,σb为155.09MPa,δ为9.3%。Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金经T4处理,合金中含有Al2Ca相的共晶组织固溶到基体中,合金力学性能下降低于铸态;经T6处理后随时效时间增长合金中Al2Ca相析多量越来越多并呈现颗粒状、杆状形貌合金力学性能升高并高于铸态,时效32h时析出Al2Ca相聚集区粗化合金力学性能略有下降;在T6(24h)处理下合计力学最佳,常温σ0.2为178.36MPa,σb为218.57MPa,δ为9.5%;高温σ0.2为146.80MPa,σb为190.91MPa,δ为11.3%。Mg-5Al-2.5Ca-0.9Si合金经过热处理后高温力学性能较常温力学性能提高明显说明作为高温强化相Al2Ca的形貌对合金高温力学性能影响很大。
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