论文部分内容阅读
镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,其应用领域包括汽车、轨道交通、3C产品、航空航天等,以及生物、储氢、超导和半导体等其他领域。而Mg-Sn-Al系合金是一种新型的低成本的镁合金,具有良好的力学性能、抗蠕变性能和铸造性能。为了进一步增强该类镁合金的力学性能,合金化或塑性变形是目前被广泛采用的重要方式。本实验采用金属型铸造的方法制备不同成分的Mg-Sn-Al系合金,又以TA74合金为基础合金,选用的合金化元素为碱土元素(Ca、Sr)和稀土元素(Y、Ce)进行合金化,然后选择其中2种具有代表性的合金(TA74和TAJ743)进行挤压试验,得到不同成分的试验合金。利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)观测试验合金的显微组织和成分,利用电子万能试验机测试试验合金的力学性能,比较分析的结果表明:1) Mg-Sn-A1系合金中,TA74合金的综合力学性能最好,其由α-Mg相、Mg2Sn相和β-Mg17Al12相组成。2)以TA74合金为基础合金,添加适量的碱土元素(Ca、Sr),均细化了合金晶粒,显著改善了合金的组织。对于TA74-xCa(x=0,1,2,3)合金,添加Ca后,合金由α-Mg相、Mg2Sn相和CaMgSn三元相组成,CaMgSn三元相呈细小颗粒状,当Ca含量为2wt.%时,合金晶粒最为细小,平均晶粒尺寸由81μm减小至54μm,合金的综合力学性能最好;随着Ca含量进一步增加,CaMgSn三元相逐渐转变为粗大的针状相,力学性能也随之变差。而对于TA74-xSr(x=0,2,3,4)合金,添加Sr后,合金由α-Mg相、Mg2Sn相和SrMgSn三元相组成,当Sr含量为3wt.%时,合金晶粒最为细小,综合力学性能最好。3)加入适量碱土元素(Ca、Sr)后,均能提高TA74合金的力学性能。TA74-xCa(x=0,1,2,3)合金的硬度随着Ca含量逐渐增大,维氏硬度值从54.3HV(TA74)增加到72.4HV(TA74-3Ca)。TA74-xSr(x=0,2,3,4)合金,当Sr含量为3wt.%时,合金表现出最好的综合力学性能,其抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为197MPa、165MPa和5.6%。4)以TAJ743合金为基础合金,添加适量的稀土元素Ce,细化了合金晶粒,但生成对性能不利的杆状相,使得力学性能降低。以TAJ743合金为基础合金,添加2wt.%Ce,或添加1wt.%Y,均细化组织,相对TAJ743基础合金,拉伸性能得到一定的提高。5)通过对比TA74合金和TAJ743合金挤压前后的晶粒尺寸,可知,合金挤压前后晶粒得到明显的细化,力学性能也明显提高。