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传统压铸获得AZ91D和AZ91D-1.11Nd两种合金试样,采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜和X 射线衍射仪分析了压铸态微观组织和相组成,并测试了其拉伸力学性能、硬度、导热性能和流动性能。结果表明,在AZ91D合金中添加1.11%Nd后,压铸态晶粒有所细化,形成较多弥散分布的细小颗粒状Al2Nd和少量针状Al11Nd3,原有的半连续网状分布的β-Mg17Al12数量有所减少。压铸态AZ91D-1.11Nd合金呈现良好的综合性能,室温抗拉强度、伸长率和热导率分别为272 MPa、12.0%和69.5 W/(m·K),与AZ91D合金相比分别提高14%、和14%;同时呈现与AZ91D合金相当的铸造工艺性能,流动长度达到1 161 mm。

镁合金具有低密度、高比刚度和比强度、良好的减震性能和电磁屏蔽性能、易加工、构件尺寸相对稳定、环保等优点,广泛应用于汽车、航天航空、通讯电子等领域。新能源汽车和5G通讯关键部件的轻量化对镁合金材料的性能和成形技术提出了更高的要求,而现有镁合金材料及其成形技术不能完全满足需求,因此有必要开展高强、高导热以及铸造工艺性能的新型压铸稀土镁合金的开发。AZ91D是常用的商业压铸镁合金,由于良好的铸造性能和室温综合力学性能,常用来制作汽车方向盘、仪表盘、座椅、变速箱外壳等部件,但是其力学性能相对较差,限制了其更广泛的应用。稀土RE可以净化合金熔体,改善合金微观组织,提高合金室温及高温力学性能、耐腐蚀性能等,在AZ91D合金中添加适量的Ce、Nd、Pr、Y等稀土后,细化晶粒,析出Al-RE新相,减小β-Mg17Al12的尺寸,提高力学性能和耐蚀性能等。这些研究主要为稀土对AZ91D合金力学性能或耐蚀性能的影响,而包含导热性能和流动性能的综合性能研究则少有报道。为此,本研究在优化的工艺参数下传统压铸获得AZ91D和AZ91D-1.11Nd两种合金试样,分析压铸态微观组织,对比其压铸态拉伸力学性能、硬度、导热性能以及流动性能,为拓宽高强高导热压铸镁合金应用提供技术支撑。

众所周知,凝固过程中形成的第二相,不仅对铸态合金的组织和力学性能有显著影响,而且对其进一步的加工性能(挤压)和终性能(热处理)也有显著影响。因此,改变镁合金中第二相的形态、分布和尺寸是至关重要的。目前关于第二相粒子调控的研究较多,包括TiC、AlN、Mg2Si、TiB2等。如Xiao等报道了Sb改性Mg2Si/AZ91复合材料中Mg2Si的改性机理。Li等人研究了加入Eu后Al-Si合金晶Si的改性。超声处理、快速凝固、机械加工、热处理等多项研究和技术取得了显著进展。上述方法,均能有效调控第二相颗粒,但复杂、成本高、产业化难度。Xue等人指出了La掺杂AZ80-Ce镁合金中Al-RE管状相的形成机理。通过掺杂相邻的稀土元素La,发现了一种调节Al-Ce相形貌的新方法,La原子可以取代Al-Ce相中的Ce原子,增加其生长表面,改变其生长速率。本研究为第二相的调控提供了新的思路,为镁合金的强化增韧提供了理论依据和参考。

研究者通过掺杂相邻RE元素调节RE第二相的新思路,通过添加不同含量的Dy元素对MgSnGd相进行了修饰。结果表明,Dy能有效改善MgSnGd晶粒的形貌和分布,减小α-Mg基体的尺寸,从而开发出综合力学性能优良的新型Mg-8Zn-1Mn-3Sn-Gd-Dy (ZMT813-Gd-Dy)合金。据目前所知,还没有关于Dy改性MgSnGd颗粒的报道。研究者通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、场发射电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)和力学试验,系统研究了MgSnGd第二相调控机制及其对挤压态合金动态再结晶(DRX)行为的影响。此外,研究者还详细讨论了MgSnGd相的Dy改性机理及其对铸态和挤压态ZMT813-1.2Gd合金组织和力学性能的影响。

镁合金的密度较低,约为铝合金的2/3,钢铁的1/4,因此它是一种非常轻量化的材料,适用于那些对重量要求较高的应用。


它在轻量化的同时具有较高的强度,使得它在许多工程领域可以代替传统材料,提高结构的强度与稳定性。

它具有的导热性和导电性,适用于一些需要散热或导电性能的应用,电子设备或汽车零部件。

它具有较高的比强度,即单位质量下的强度较大,使其成为航空航天、汽车工业等领域轻量化设计的理想选择。

它不仅具有高强度,而且其刚度也较好,这使得它在一些对结构刚度要求较高的应用中表现出色。

它具有较高的强韧性,即在承受一定载荷的情况下不易发生断裂或变形,这使得它在高应力场合下表现出色。

由于镁合金的低密度特性,使用它可以大幅降低结构重量,进而减少能源消耗、提高运载能力,具有显著的节能环保效果。镁合金的加工性能良好,易于进行切削、钻孔和车削等加工操作,有利于制造复杂形状的零部件。

下一条:WE43轻质结构材料南汇生产稀土镁合金
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