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ZA155、ZA255高锌镁合金的研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-07-12
ZA155、ZA255高锌镁合金的抗拉强度分别为168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高锌镁合金冲击韧度分别为3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于锌含量的增加,合金的硬度明显提高,ZA155、ZA255高锌镁合金的、硬度分别为71.7HB、90HB。
研究了Zn,Al含量对高锌镁合金的密度、显微组织和力学性能的影响。这种镁合金的着火点高于740℃,密度约为2.2g/cm~2,强度σ_b为145～164 MPa,可采用常规熔炼方法熔炼。但这种合金也存在不足它的脆性很大,因此,研究了稀土元素和准晶中间合金的加入以及热处理工艺对此类合金组织及力学性能的影响,以期提高它的强度和韧度
本文的研究内容主要包括三部分:
一采用常规的铸造方法制备出含锌15%-25%的高锌镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/能量散射光谱(EDS)、硬度、冲击韧度以及拉伸性能测试等分析手段分析检测。结果表明:不同锌含量的高锌镁合金的相组成均为α-Mg相+φ(Al_2Ng_5Zn_2)相+τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相。ZA155高锌镁合金的枝晶明显比ZA205、ZA255的较粗大,ZA155高锌镁合金中晶界处的共晶体量明显比ZA205、ZA255中的少,并且这种共晶体沿晶界分布且形态粗大呈网格分布。ZA155、ZA255高锌镁合金的抗拉强度分别为168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高锌镁合金冲击韧度分别为3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于锌含量的增加,合金的硬度明显提高,ZA155、ZA255高锌镁合金的、硬度分别为71.7HB、90HB。
二研究富铈混合稀土对ZA155、ZA255高锌镁合金的组织和力学性能的影响。研究结果表明:加入富铈混合稀土的ZA155、ZA255高锌镁合金铸态显微组织由α-Mg相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相、Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相组成。且基体组织明显细化;大部分富铈混合稀土与镁、锌、铝结合生成高熔点、高热稳定性的针状稀土相(Mg_3Al_4Zn_2RE),从而改善晶界相的分布。ZA155、ZA255高锌镁合金铸态合金的宏观硬度值随着RE加入量的增加而增加。当加入1.5%的RE时,ZA155高锌镁合金室温抗拉强度达到峰值203MPa,比变质前提高了21%,冲击韧度达到峰值为4.50J/cm~2,ZA255高锌镁合金的冲击韧度达到峰值2.63J/cm~2,抗拉强度达到峰值185.9MPa。
三研究准晶中间合金对ZA155、ZA255高锌镁合金的组织和力学性能的影响。不同变质剂处理后高锌镁合金的高温性能、热处理后的性能和摩擦磨损性能。研究结果表明:在ZA155、ZA255高锌镁合金中加入镁基准晶中间合金以后,铸态合金的显微组织中除了α-Mg基体相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相外,还出现了高热稳定的准晶相;镁基准晶中间合金的加入不仅使基体组织细化,而且使τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相由网状分布变为断网分布,有的趋于颗粒化。当加入5%的MZYM后,ZA155高锌镁合金的室温抗拉强度达到207MPa,比母合金提高了23%,冲击韧度达到峰值为5.5J/cm~2。随着MZYM准晶中间合金加入量的增加,ZA155、ZA255高锌镁合金的硬度呈现出上升的趋势。
这种高锌镁合金的常高温抗拉强度性能相差不是很大。ZA155高锌镁合金的高温性能降低了5%,ZA155+RE高锌镁合金的降低了3%,ZA155+MZYM高锌镁合金的降低了2%,降低的幅度很小,ZA155+RE和ZA155+MZYM高温性能降低的幅度比ZA155的还要低。
经T4处理后,φ(Al_2Mg_5Zn_2)相完全固溶于α-Mg基体中,τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相几乎未溶,针状Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相和Mg_(45)Zn_(47)Y_3Mn_5准晶相并不溶解于基体中,T6热处理后,不同变质剂处理后的高锌镁合金的常高温力学性能、硬度和冲击韧度都得到大幅度的提高。
本文的研究内容主要包括三部分:
一采用常规的铸造方法制备出含锌15%-25%的高锌镁合金,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/能量散射光谱(EDS)、硬度、冲击韧度以及拉伸性能测试等分析手段分析检测。结果表明:不同锌含量的高锌镁合金的相组成均为α-Mg相+φ(Al_2Ng_5Zn_2)相+τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相。ZA155高锌镁合金的枝晶明显比ZA205、ZA255的较粗大,ZA155高锌镁合金中晶界处的共晶体量明显比ZA205、ZA255中的少,并且这种共晶体沿晶界分布且形态粗大呈网格分布。ZA155、ZA255高锌镁合金的抗拉强度分别为168Mpa、160MPa,ZA155、ZA255高锌镁合金冲击韧度分别为3.3J/cm~2、2J/cm~2,由于锌含量的增加,合金的硬度明显提高,ZA155、ZA255高锌镁合金的、硬度分别为71.7HB、90HB。
二研究富铈混合稀土对ZA155、ZA255高锌镁合金的组织和力学性能的影响。研究结果表明:加入富铈混合稀土的ZA155、ZA255高锌镁合金铸态显微组织由α-Mg相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相、Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相组成。且基体组织明显细化;大部分富铈混合稀土与镁、锌、铝结合生成高熔点、高热稳定性的针状稀土相(Mg_3Al_4Zn_2RE),从而改善晶界相的分布。ZA155、ZA255高锌镁合金铸态合金的宏观硬度值随着RE加入量的增加而增加。当加入1.5%的RE时,ZA155高锌镁合金室温抗拉强度达到峰值203MPa,比变质前提高了21%,冲击韧度达到峰值为4.50J/cm~2,ZA255高锌镁合金的冲击韧度达到峰值2.63J/cm~2,抗拉强度达到峰值185.9MPa。
三研究准晶中间合金对ZA155、ZA255高锌镁合金的组织和力学性能的影响。不同变质剂处理后高锌镁合金的高温性能、热处理后的性能和摩擦磨损性能。研究结果表明:在ZA155、ZA255高锌镁合金中加入镁基准晶中间合金以后,铸态合金的显微组织中除了α-Mg基体相、φ(Al_2Mg_5Zn_2)相、τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相外,还出现了高热稳定的准晶相;镁基准晶中间合金的加入不仅使基体组织细化,而且使τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相由网状分布变为断网分布,有的趋于颗粒化。当加入5%的MZYM后,ZA155高锌镁合金的室温抗拉强度达到207MPa,比母合金提高了23%,冲击韧度达到峰值为5.5J/cm~2。随着MZYM准晶中间合金加入量的增加,ZA155、ZA255高锌镁合金的硬度呈现出上升的趋势。
这种高锌镁合金的常高温抗拉强度性能相差不是很大。ZA155高锌镁合金的高温性能降低了5%,ZA155+RE高锌镁合金的降低了3%,ZA155+MZYM高锌镁合金的降低了2%,降低的幅度很小,ZA155+RE和ZA155+MZYM高温性能降低的幅度比ZA155的还要低。
经T4处理后,φ(Al_2Mg_5Zn_2)相完全固溶于α-Mg基体中,τ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49))相几乎未溶,针状Mg_3Al_4Zn_2RE化合物相和Mg_(45)Zn_(47)Y_3Mn_5准晶相并不溶解于基体中,T6热处理后,不同变质剂处理后的高锌镁合金的常高温力学性能、硬度和冲击韧度都得到大幅度的提高。
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