论文部分内容阅读
由于镁合金具有密度小、比刚度和比强度高,阻尼性能好以及电磁屏蔽等优点,因而其在汽车、航天及电子产品等领域得到越来越广泛的应用。但镁合金高温强度低、抗蠕变性能差,严重阻碍了其作为结构材料在汽车、航天等领域作为耐热零部件使用。本文在Mg-Zn基合金中添加Zr和稀土元素Nd,制备Mg-Zn-Nd-Zr耐热合金。运用光学显微镜、X-射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱分析(EDS)等手段,对合金的组织及性能进行了研究,确定了在试验条件下合金的最佳成分,并分析了添加元素对合金力学性能和蠕变性能的影响机理。研究结果表明:(1)Zr元素对Mg-Zn-Nd合金具有显著的晶粒细化作用。当Zr含量在0.8wt%时,晶粒细化效果最好,主要是因为Zr在晶粒内部以α-Zr形式析出,α-Mg以其核心结晶,通过异质形核有效地抑制晶粒长大。(2)随着Zr含量增加,室温下合金的抗拉强度逐渐提高。当Zr含量达到0.8wt%时,抗拉强度和延伸率达到最大值。XRD和SEM能谱分析显示,在MgZn5Nd3.5Zrx合金中,析出Mg12Nd、Mg7Zn3和Mg2Zn11等化合物。这些化合物钉扎位错起到强化合金的作用,同时由于合金晶粒细化,提高了合金的力学性能。(3)175℃、50MPa下MgZn5Nd3.5Zr0.8合金具有较好的抗蠕变性能,200℃以上合金的抗蠕变性能降低。合金蠕变性能的提高,主要由于高熔点合金元素Zr和Nd的加入,使得MgZn5Nd3.5Zrx合金的金相组织得到了细化,同时形成的Mg12Nd、Mg7Zn3及Mg2Zn11强化相,阻碍合金晶界交叉滑移,提高了蠕变性能。在本试验条件下,具有强度高、抗蠕变性能好的Mg-Zn-Nd-Zr系合金的最佳成分为:Zn(5wt %)-Nd(3.5 wt %)-Zr(0.8 wt %)- Mg(余量)。