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Ca对Mg-5.5Al-1.2Y镁合金显微组织和力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-11-05
在Mg-5.5Al-1.2Y合金的基础上添加碱土元素Ca，研究了其对Mg-5.5Al-1.2Y合金显微组织和力学性能的影响。
镁合金具有低密度、高比强度和比刚度、高的导电导热性、优良的阻尼减震性能和电磁屏蔽性能、良好的铸造成形性能和切削加工性能，并且易于回收利用，因而在航空航天、汽车制造、3C等领域有着广阔的应用前景，并已成为非常重要的现代工业材料。但是，镁合金的高温强度和抗蠕变性较差，即耐热性能较差，这是限制镁合金广泛应用的一个重要原因。合金化是改善镁合金耐热性能最常用和最有效的方法之一，在所有的合金元素中，稀土是提高镁合金耐热性最有效的合金元素。但是稀土金属的价格昂贵，导致稀土在镁合金中的应用受到限制，采用碱土元素Ca(钙)替代或部分替代镁合金中的稀土元素，不仅可降低成本，而且可保证性能。因此，加入碱土元素Ca(或与其他元素联合加入)进行合金化，改善现有镁合金的耐热性能，进而开发出含Ca的新型耐热镁合金，就成为一个重要的研究方向。鉴于此，本文在Mg-5.5Al-1.2Y合金的基础上添加碱土元素Ca，研究了其对Mg-5.5Al-1.2Y合金显微组织和力学性能的影响。
实验用原材料为镁锭(纯度为99.95wt%)、铝锭(纯度为99.98wt%)，元素Y、Ca以Mg-Y、Mg-Ca中间合金的形式加入，Ca的加入量分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%(质量分数，下同)。实验采用中频感应炉和高纯刚玉(≥99.99%)坩埚熔炼合金，通入SF61%(体积分数)+CO2混合气体进行保护。当合金液温度达到720℃时，将其浇注到预热250℃的金属型模具(180mm×20mm×150mm)中。合金加工试样用MgO粉覆盖，在箱式炉中进行固溶(415℃×15h)、时效(250℃×8h)处理。
在Mg-5.5Al-1.2Y合金中加入适量的Ca后，合金的显微组织得到改善，β(Mg17Al12)相数量减少，合金内形成弥散分布的高熔点Al4Ca相、Al2Ca相。Ca能明显提高Mg-5.5Al-1.2Y合金室温以及高温拉伸力学性能，在本研究范围内，加入0.8%Ca，合金的室温以及高温抗拉强度和伸长率均达到最大值。Ca主要通过弥散强化和改善合金中第二相的形态和分布的方式来提高合金的室温以及高温拉伸性能。
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