（材料加工工程专业论文）微量元素对mgalzn系镁合金组织与性能的影响.pdf

中南人学硕士学位论文摘要 摘要 m g - a l z i 卜s i 系耐热镁合金具有较优异的室温及高温力学性能，且成本低 廉，具有广阔的应用前景。m 9 2 s i 为高温生成相，有利于提高合金高温力学性能， 但是m 9 2 s i 容易生长为粗大的汉字状和多边形状，对力学性能不利，需要控制 m 9 2 s i 的形貌、数量、分布和大小等，提高合金的力学性能。本论文主要采用电 感耦合等离子光谱分析，光学显微镜观察、x 射线衍射分析、扫描电镜观察、硬 度测试及力学性能检测，系统地研究了、s i 、c a 、s r 对m g a 1 z n s i 合金组 织和性能的影响及s m 对m g 6 a 1 1 z n 组织和性能的影响，探明了m 9 2 s i 形貌的 变化规律，得到以下结果： ( 1 )探明了和s i 含量对m 9 2 s i 形貌变化的影响规律。m g a 1 z n 合金中 添加少量的s i 元素后，生成粗大的汉字状形貌m 9 2 s i 相；a l 或s i 含量 增加，合金中开始出现多边形m 9 2 s i ，同时汉字状m 9 2 s i 减少。 ( 2 )揭示了砧和s i 元素与m g a 1 z n - s i 合金微观组织和力学性能的相互关 系。合金中舢或s i 含量增加，汉字状m g e s i 颗粒减少，多边形m 9 2 s i 颗粒增多。多边形m 9 2 s i 颗粒不利于合金的力学性能，其含量越高，力 学性能下降幅度越大。在m g e s i 颗粒由汉字状转化为多边形形貌的临界 转化区域，舢和s i 元素含量呈现线性关系。 ( 3 )确定了合适的趾、s i 添加量分别为6 和0 6 。m g 6 a 1 1 z n - 1 0 s i 合金 中存在多边形m 9 2 s i 和汉字状m 9 2 s i , m g - 6 a l 一1 z n - 0 6 s i 合金中只存在 汉字状m 9 2 s i 。 ( 4 )探明了微合金化元素c a 、s r 对合金微观组织与力学性能的影响规律。 c a 和s r 都能细化汉字状和多边形状m g e s i ，使粗大的多边形m g e s i 细 化为4 0 - 5 0 m 的方块状，汉字状m 9 2 s i 转化为5 m 的细小颗粒状， 但是方块状m g e s i 不利于合金的力学性能。c a 和s r 主要富集在m 9 2 s i 表面，多余的c a 以棒状c a m g s i 存在，多余的s r 则以汕s r 相存在： 棒状的c a m g s i 相会长成剪刀状，棒状的a k s r 相会长成针状。 ( 5 )确定了合适的c a 、s r 添加量分别为0 3 和0 1 。s r 具有比c a 更好的 细化效果，c a 和s r 复合添加能形成更加弥散的m 9 2 s i ，获得较好的组 织，室温力学性能、1 5 0 力学性能都上升。经过4 1 0 1 2 h 固溶处理后， 合金具有更高的室温力学性能和1 5 0 力学性能。 r 6 )揭示了s m 对m g 6 a 1 1 z n 组织和力学性能的影响规律。在m g 6 a l 一1 z n 中南大学硕士学位论文摘要 合金中添加s m 后，合金中生成a 1 2 s m 相，a 1 2 s m 颗粒能够显著提高合 金的1 5 0 力学性能。但是s m 含量增加，a 1 2 s m 增多并长大，同时 m g l 7 a l l 2 减少。 关键词：耐热镁合金；m g a 1 z n 合金：显微组织；m 9 2 s i ；力学性能 i i 中南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m a g n e s i u ma l l o yc o u l do f f e rs i g n i f i c a n tr e d u c t i o nf o ra u t o m o t i v e ， e s p e c i a l l yu s e df o rt h ep o w e r t r a i nc o m p o n e n t s w i t hal o wc o s ta n da p r o p e rc o m b i n a t i o no fc r e e pr e s i s t a n c e ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s a tr o o m t e m p e r a t u r ea n de l e v a t e dt e m p e r a t u r ea n dl o wc o s t ，m g a i - z n s is e r i e s a l l o yh a dm u c hp r e d o m i n a n c ei n a u t o m o t i v ec o m p o n e n t s w i t hah i 曲 m e l t i n gt e m p e r a t u r e ，m 9 2 s ih a sb e n e f i t sf o rm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa t e l e v a t e dt e m p e r a t u r e h o w e v e r ，t h ea d d i t i o no fs it om a g n e s i u ma l l o y s o f t e nr e s u l t e di np o o rm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sd u et ot h ec h i n e s es c r i p tt y p e a n dp o l y g o n a ls h a p e dt y p em 9 2 s ip a r t i c l e s i tw a sn e c e s s a r yt oc o n t r o l m o r p h o l o g y ，v o l u m ef r a c t i o n ，d i s t r i b u t i o na n ds i z eo fm 9 2 s it oi m p r o v e t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s i nt h i ss t u d y ，e f f e c t so fa 1 ，s i ，c a , s ro n m i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fm g - a i - - z n - - s is e r i e sa l l o y a n de f f e c t so fs mm i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f m g - 6 a i - i z n a l l o y w e r e i n v e s t i g a t e du s i n go p t i c a lm i c r o s c o p y , i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m a ，x - r a yd i f f r a c t i o n ，s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y ，h a r d n e s st e s ta n dt e n s i l et e s t t h ee v o l u t i o no fm 9 2 s iw a s o b s e r v e d t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ec o n t e n t so fb o t hs ia n da ii n f l u e n c e dt h em o r p h o l o g yo f m 9 2 s i t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc h i n e s es c r i p tt y p em 9 2 s ip a r t i c l e s f o r m e d ，w h e nt h ea d d i t i o no fs iw a ss m a l l w i t hi n c r e a s i n gt h e a d d i t i o no fs io ra i ，p o l y g o n a lt y p em 9 2 s ia p p e a r e da n d g r e wu p ， a n da tt h em e a n t i m e ，c h i n e s es c r i p tt y p em 9 2 s id e c r e a s e d ( 2 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o n t e n t so fs io ra ia n dm i c r o s t r u c t u r e o fm g - a l z n s ia l l o yw a sr e v e a l e d t h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ea 1c o n t e n ta n dt h es ic o n t e n ti nt h ec r i t i c a lt r a n s i t i o n z o n eo fc h i n e s es c d p tt y p ea n dp o l y g o n a lt y p em 9 2s ip a r t i c l e s c h i n e s es c r i p tt y p ea n dp o l y g o n a lt y p em 9 2 s ir e s u l t e di na r e d u c t i o ni nm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ( 3 ) t h es u i t a b l ea d d i t i o n so f a 1a n ds iw e r e6 a n d0 6 ，r e s p e c t i v e l y i nm g 一6 a i l z n - 1 0 s ia l l o y ，j u s tc h i n e s es c r i p tt y p em 9 2 s iw a s f o u n d ，b u tb o t hc h i n e s es c r i p tt y p em 9 2 s ia n dp o l y g o n a ls h a p e d i i i 中南大学硕士学位论文a b s t r a c t ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) m 9 2 s iw e r eo b s e r v e di nm g 6 a 1 1z n 1 o s ia l l o y t h ee f f e c t so fc aa n ds ro nm i c r o s t r u c t u r ea n dt e n s i l ep r o p e r t i e s w e r ed e t e r m i n e d t h e p r o p e ra d d i t i o no fc aa n ds rw e r e0 3 a n d o 1 , r e s p e c t i v e l y b o t l lc aa n ds rh a dag o o dr e f i n e m e n te f f e c to n m 9 2 s ip h a s e c h i n e s es c r i p tt y p em 9 2 s ia n dp o l y g o n a ls h a p e d m 9 2 s iw o u l db em o d i f i e dt o 舡ms i z e dm 9 2 s ip a r t i c l e sa n d 4 0 - - - 5 吮ms i z e dp o l y g o n a lm 9 2 s i ，r e s p e c t i v e l y , a f t e rm i c r o a l l o y e d e l e m e n to fc aa n ds rc o a t e do nt h es u r f a c eo fm 9 2 s ip h a s e e x c e s s i v eo fc aa n ds rw o u l dl c a dt ot h ef o r m a t i o no fc a m g s i p h a s ea n da 1 4 s rp h a s e ，r e s p e c t i v e l y s t i c ks h a p e dc a m g s iw o u l d b e c o m et os c i s s o rs h a p e ，w h i l ea 1 4 s rw o u l db e c o m et on e e d l e s h a p e ac o m b i n a t i o na d d i t i o no f0 3 c aa n d0 1 s rh a dab e a e r r e f m e m e n te f f e c to nm 9 2 s i p h a s e s u c hi m p r o v e dm i c r o s t r u c t u r eo f c ao rs rm o d i f i e da l l o y sr e s u l t e di nl a r g ei m p r o v e m e n ti nt e n s i l e p r o p e r t i e sa tr o o mt e m p e r a t u r ea n dl5 0 a n dt h ea l l o yh a da b e t t e rp e r f o r m a n c ea f t e rs o l u t i o nt r e a t m e n t a f t e rt h ea d d i t i o no fs mt om g 一6 a i - 1z na l l o y , g r a n u l a ra 1 2 s m p h a s ew a sf o u n d a 1 2 s mp a r t i c l e sg r e a t l yi m p r o v e dt e n s i l ep r o p e r t y a t15 0 w i t hi n c r e a s i n gt h ea d d i t i o no fs m ，舢2 s mi n c r e a s e da n d g r e wu p ，a n da tt h es a m et i m em g l 7 a 1 1 2d e c r e a s e d k e yw o r d s ：h e a tr e s i s t a n tm a g n e s i u ma l l o y ；m g a i z na l l o y ； m i c r o s t r u c t u r e ；m 9 2 s i ；m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s 中南人学硕士学位论文第一章文献综述 1 1 引言 第一章文献综述 材料、能源和信息是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化和高 新技术发展的先导。材料支撑着现代工业社会的发展，也是各国经济发展的支撑 点；为带动产业的升级和更新换代，材料的研究越来越受到重视。如未来工业材 料( i n d u s t r i a lm a t e r i a l sf o rt h ef u t u r e ，i m f ) 研究计划是由美国能源部能 效与可再生能源办公室领导的一个全国性的研究计划，致力于研究、设计、开发、 制造和测试新型与改良材料，同时积极探索对现有材料的更为有效的利用，提升 工业生产和制造过程的能源效率，满足铝、玻璃、钢铁、金属铸造、化学制品、 石油、林产业、农业和采矿等美国未来九大工业的需求。 2 l 世纪能源和环保问题日益突出，为减少温室气体排放，提高能源利用效率， 研究和开发新型轻质交通运输材料成为研究热点。 镁合金是最轻的金属结构材料，镁合金密度小，比强度、比刚度高，其比 强度高于铝合金和钢铁、比刚度与铝合金和钢铁相当n 1 。此外，镁合金还具有很 高的振动阻尼容量，导热快、散热快，屏蔽电磁能力强；此外，我国镁资源丰富， 其产品可以回收利用。因此，镁合金具有很好的发展潜力和发展前景。 镁合金具有良好的市场需求，例如将镁合金应用在交通运输工具上，可以 大幅度降低其重量、提高能源利用效率、减少废气排放，降低温室效应。镁合金 最早主要应用于航空航天及军事领域，上个世纪七十年代，交通运输业才开始采 纳用镁合金制造汽车零部件的方法；九十年代开始，臭氧层破坏严重，温室效应 加剧，发达国家制定了减少汽车尾气排放的标准，减重成为汽车领域的研究热点， 镁合金开始在汽车上得到应用，但主要应用在室温服役的零部件上。二十世纪以 来，互联网发展迅猛，由于镁合金具有减震、导热、耐冲击、美观、质轻、可回 收等优异特性，不断得到推广和应用，成为电子产业中的潮流产品，比工程塑料 具有更强的竞争优势曙1 。 最近三十年来，随着科学研究和技术的不断进步，镁合金的应用范围及使 用量都在不断扩大，已从航空航天军事领域、高科技领域扩展到工业生产、民用 消费等领域，尤其在汽车及轨道等交通运输工具零部件上担3 。要扩大镁合金在汽 车及轨道交通运输工业上的进一步应用，必须全面开展镁合金的研究，特别是耐 热镁合金的研究开发，以满足汽车耐热零部件的耐热性要求。 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，应用还很有限。目前，镁 合金还只是少量应用于汽车的常温结构零部件上，减重效果有限。为有效减轻汽 车重量，必须加大镁合金在汽车耐热零部件上的应用，必须大力开展耐热镁合金 的研究与开发，扩大镁合金在高温结构零部件上的应用，如发动机及其传动系统； 获得技术上的优势，这些对于我国汽车、摩托车等行业中镁合金零部件在国际市 场上的竞争力，也将产生极大的推动作用。 因此，开发高性能低成本汽车轨道交通运输工具用耐热镁合金具有十分重要 的意义。 1 2 镁及镁合金概述 镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁作为元素周期表中a 族碱土 金属元素，相对原子质量为2 4 3 0 5 。在所有的结构金属中，镁的密度最低，纯 镁的密度仅为1 7 3 8 9 c m 3 纯镁的优点很多，例如密度小、膨胀系数较大、弹性 模量较低等，但是纯镁的力学性能较低，应用受到限制，通常在纯镁中添加合金 化元素，可以显著改善镁的物理、化学和力学性能；形成具有各种不同性能的合 金，满足不同的需求，镁合金与其他常用结构材料的性能比较如表1 - 1 所示。镁 合金具有如下特点： 1 镁合金的密度比纯镁的稍高，其比强度、比刚度均很高，其比强度高于铝 合金和钢铁、比刚度与铝合金相当。在交通运输，航空航天等领域具有很好的应 用市场。 2 弹性模量较低，在受到外力作用时，应力分布比较均匀，应力集中倾向减 小，在冲击过程中能够吸收更多的能量；抗震性能优越，适合于制备抗振零部件。 镁具有很低的杨氏模量( e = 4 5 g p a ) ，在3 5 m p a 应力水平下，镁合金a z 9 1 d 的衰减 系数为2 5 ，而铝合金a 3 8 0 的e = 7 1 g p a ，衰减系数为1 ；而i o o m p a 的应力水平下， 镁合金a z 9 1 d 的衰减系数达 1 u 5 3 ，而a 3 8 0 仅为4 ，因此，当镁合金用作汽车轮毂 部件时，非常有利于增加汽车在运动中的平稳性口】。 3 镁合金具有比铝合金，铜合金等更好的加工切削性，在切削过程中不易沾 刀，并且不需要磨削和抛光。 4 镁合金镁合金的熔点低、热容量低、结晶潜热小，流动性优异，凝固速度 快，因而具有更好的铸造性能。采用压铸工艺生产镁合金制品时，其生产率比铝 合金高出4 0 - - - 5 0 ，且镁制品壁厚可小于0 6 m m ，几乎可以用所有的铸造工艺来铸 造成形。 5 镁合金的尺寸稳定性高，不需要退火和消除应力就能获得较好的尺寸稳定 性。所有的铸造镁合金在1 0 0 。c 以下使用都具有良好的尺寸稳定性。 2 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 6 镁合金具有高的散热性和电磁屏蔽性，适合发热量高，散热快的电子元件 以及需要屏蔽电磁干扰的电子产品，例如：手机外壳，笔记本外壳等。 。 7 镁合金化学性质活泼，电极电位很低，易被氧化和腐蚀：需要在熔剂覆 盖下或在保护气体下熔炼，熔炼和铸造技术复杂，容易形成夹杂、缩孔，铸件的 固溶处理也要在s 0 2 、c 0 2 或者s f 6 气体保护下，或者在真空下进行，固溶处理和 时效处理的时间也较长，导致合金的制造成本较高。 腐蚀是所有工业面临的一个难题。镁是作为活泼的金属，其表面氧化膜不 致密，抗腐蚀性能差，在潮湿大气、海洋、盐类、有机酸等介质中可产生剧烈腐 蚀。镁合金的腐蚀行为与其冶金过程、显微组织及合金元素含量有很大的关系， 控制f e 、n i 、c u 等杂质元素及其他盐类杂质，可大大降低合金的腐蚀速率，在 合金中添加r e 元素，可改善并提高镁合金的耐蚀性。 表1 1 镁合金与铝合金、塑料、铸铁和钢板的性能比较钔 1 3 耐热镁合金的应用 由于镁合金密度低，能够有效降低产品自重、降低能源消耗和减少污染，特 别是对于减重要求很高的情况下，具有很大的优势。早在2 0 世纪2 0 年代镁合金就 被用于航空航天及高科技领域，随着镁合金的基础研究和制备技术的发展，环境 保护、节能减排的需求，市场的扩大，镁合金的价格越来越低，其产品也从最开 始的航空航天、军工产品扩散到工业生产及民用生活产品。近年来镁合金在汽车 工业、航空工业、电子通讯工业以及国防军工等领域中的应用日益广泛，表卜2 中 给出了1 9 9 1 - 1 9 9 9 年来全球压铸镁合金的消耗数量。 表1 - 21 9 9 1 - 1 9 9 9 年全球压铸镁合金消费数量 1 3 1 耐热镁合金在汽车和摩托车行业的应用 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 镁合金特别适用于制造汽车、摩托车等交通车辆的结构件，它不仅能降低车 重和减少能耗，提高整车加速及运行速度、增强制动性能，还能降低驾驶过程中 的振动和噪音，提高驾驶舒适度。在当今交通运输领域轻量化、低排放的竞争市 场上有着很大的竞争优势。 耐热镁合金的研究最初始于2 0 世纪中期，最初的应用目标是航空工业产品， 不过已有部分镁合金零件在赛车上得到了应用。1 9 3 6 年，最早应用在汽车上的镁 合金为压铸镁合金，主要应用于“甲壳虫”汽车的曲轴箱、变速箱、传动箱壳体 等发动机传动部件，镁合金在汽车上的可应用的部件，如图卜1 。随着汽车生产 的发展，特别是进入9 0 年代以来，世界几大汽车公司争相开发镁合金汽车零部件。 2 0 0 1 年美国汽车材料公司和3 大汽车公司启动了用于动力系统的镁合金铸件开发 项目，该项目通过对各研究机构所开发的耐热镁合金进行基本性能评估，并以福 特的v 6 发动机为原型，试制了缸体、油盘和前阀盖等零件。到目前为止，汽车使 用的镁合金压铸件已扩展到阀壳、齿轮箱、曲轴箱、车轮、前灯支承托架、离合 器壳体、变速箱、制动离合器踏板托架、进气歧管、驾驶杆零件等几十种零件， 这些零部件一般都是强度要求不高的壳体和支架睛1 。如图1 - 2 为部分汽车镁合金 产品。 图卜1 轿车上镁合金零部件及其质量范围( k g ) 1 3 2 耐热镁合金在航空航天及军事领域的应用 镁合会的低密度特点很受航空航天及军事工业的青睐，减重给航空航天及军 事工业带来的经济效益和性能的改善十分显著，航天航空材料减重带来的经济效 益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同质量带来的燃油费用节省， 自订者是后者的近1 0 0 倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近1 0 倍，更重 要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。为此，航空航天及军 事工、【匕采取各种措施增加镁合会的用量。目前主要在航空发动机部件、飞机框架、 4 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 起落架、导弹部件、飞机壁板及汽油和润滑油系统零部件等方面得到了应用。 镁合金在航空航天以及国防军工中的应用相对铝合金而言目前还是有限的，有待 研究和开发的课题非常多，可应用的空间很大。随着镁合金材料研究和加工制备 技术的发展，镁合金结构材料将在航空航天领域发挥更大的作用。 图卜2 部分汽车镁合金产品嘲 1 3 3 耐热镁合金在电子产业及其他行业上的应用 电子器材的外壳结构服役条件对力学性能要求不高，更加侧重美观、适于携 带、有质感等要求，通常要求质轻、耐摔、导热散热能力强、电磁屏蔽能力强、 高温耐冲击等，例如笔记本电脑要求散热能力强、质量轻、防电磁等。如今镁合 金应用最普遍的3 c 产品是笔记本电脑外壳、手机外壳和照相机外壳等时尚产品。 另外由于镁合金尺寸稳定性强，加上抗震能力强，能够提高精密仪器的灵敏度和 稳定性。近年来镁合金在其它领域的应用也非常广泛，如在冶金行业，镁被用于 铸铁熔体的脱硫和石墨的球化，改善球墨铸铁的力学性能，在电化学方面的应用 包括阴极保护、制造电池和光刻等，医用生物镁合金的研究也是异军突起。 虽然镁合金的研究越来越受到重视，材料的性能也越来越好，应用范围也越 来越广，但是同钢铁、塑料、铝合金等相比还有一定的差距，再加上镁合金价格 等冈素的影u i 匈，其应用特别是民用领域受到很大的限制，有待以后的研究来解决 性能和成本的问题，以扩大其应用范围。 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 1 4 耐热镁合金的研究现状和发展趋势 耐热镁合金一般指能在1 5 0 c 以上温度长期服役的镁合金，比一般镁合金服 役温度高5 0 - - - 2 0 04 c 。一般的商用镁合金在室温下服役时，如a z 3 1 、a m 6 0 、a z 9 1 等，都具有优异的室温力学性能；但是当使用温度超过1 2 0 以后，合金的力学 性能，特别是蠕变强度会随温度升高而大幅度下降，严重地限制了镁合金在汽车 耐热零部件上的应用。如何提高镁合金的高温力学性能一直是镁合金研究和开发 中的热点和难点。 耐热镁合金的研究和开发开始于2 0 世纪中期，到目前为止，以开发和发展出 多个常用合金系列，主要分为m g a l 系、m g z n 系和m g r e 系等，其中m g - r e 系镁合 金耐热性能最优异。 1 4 1 m g a i 系 l m c 舅1 善j 靠l - “t l 嗍吐m p 三 夏 譬 二 图1 - 3m g a l 二元 卜金井目图隅1 铝是镁合金中最常用的合金化元素之一，铝与镁能够形成有限固溶体，在共 晶温度4 3 7 时铝在镁中的溶解度达至, j 1 3 o ，铝能提高镁合金的强度和硬度，还 能加宽凝固温度区间，提高镁合金铸造性能。而且铝在镁中的溶解度随温度降低 而显著减小，在室温下约为2 ，所以m g a 1 系合金是可热处理强化的合金系列， 见图i - 3 为m g - a i 一- - 元合金相图。m g a l 系合金经固溶时效处理后，m g 。7 a l 。：强化相 先溶解然后在晶界和晶内析出，有较好的析出强化作用。 在工业生产中，为了获得一定的塑性，合金中铝含量一般不超过1 0 ，a z 9 1 d 是目前工业应用最为广泛的铸造镁合金。 m g - a l 系合金具有良好的机械性能、铸造性能和抗大气腐蚀性能，是目前牌 号最多、应用最广的镁合金系列。m g - a 1 系合金既包括铸造镁合金又包括变形镁 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 合金，以m g - a 1 合金为基础发展的三元合金系列主要有：m g a l z n 系、m g a 卜m n 系、m g - a 1 一s i 系和m g a 1 一r e 系以及目前研究较热的m g a 卜c a 系和m g a 卜s r 系等。 常见的高温镁合金的力学性能，如表卜3 。 表卜3 常见的高温镁合金的力学性能9 1 台金合金牌号 拉伸性簟变t ，1 7 5 变强化相铸造批注 体蓑口m d hd h 门恤8 叠度，1性麓 u s - u - xa e 4 2 ( 4 a i - 2 1 11 3 9 2 2 6 ( i u 3 1 10 i t ) 0 3 3 0 m l 1 5 0 c 2 0 0 b ) b 辨m i ed1 1 8 1 1 2 1 c )1 7 7 1 1 2 1 c )2 3 t 2 i )乱i i ( 8 3 m h 1 5 0 2 0 0 埘 5 0“f m 1 7 5 1 0 6 ( 1 7 7 1 2 )1 3 5 t 1 7 7 l 2 s ( l 7 7 c ) 0 ( 3 4 m p a t 7 ，1 e oh a x s i i 矗僻= d 9 2 ( i r r )7 ( 娜0 2 6 ( 3 5 m h ，1 5 0 ，2 0 0 i s ) l 曲p o o r 籼h 6 c h 喀 l 恤- j u - c a x 5 3a a i - 2c时 a x j ( s j d - 瓤她们s b 1 0 2 ( 1 5 0 c ) 1 6 l ( 1 0 r ) 1 3 3 1 7 5 1 8 6 0 u r ) 1 5 1 ( 1 7 5 ， 1 9 0 佛d 1 4 6 ( 1 7 s l 1 6 1 l t 如) 2 2 8 t i t ) 1 7 1 ( 1 7 5 搠僵d 1 9 6 ( i 7 5 2 3 8 t g r ) 1 9 6 ( 1 7 5 l 7 ( 1 5 0 c ) 1 3 乱0 5 m p s ，1 5 0 ，1 0 0 埘 2 3 ( 1 7 5 c ) 0 * l 加h n 1 7 5 。i 1 07 5 9 隹i ”t i 嚣 ， 8 佛：n n2 6 1 5 6 胁抛1 0 0 n 口7 h n ，1 5 0 。1 0 0 吣 0 傍f 加m h 。1 7 5 1 0 0 i t )7 4 n 辑t 弘 n 2 0 0 1 0 0 埘 乱o ，t 廿_ 如1 5 0 1 0 0 ” l ，t 1 7 5 o 循m i 存。l 埘8 4 0 2 0 惭m p a ，2 0 0 1 0 0 埘 o k 母 曲 吨 n 曲 g o a d f u u ：d k m e o m t t m m g o a d i 瞻 p a 柚m m 8 f r o g r a d _ 口岫 u r z s - z a x s 5 0 6 ( t t 1 4 6 佛 2 1 9 ( r t )5 0 r u 02 6 ( 3 5 m h 1 5 0 。2 吣m r 卜z 十f a i rn o t m a i m b k a i - 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a 卜s i ( a s ) 系合金最早是由德国大众汽车公司开发的压铸镁合金，当时设 计对象就是汽车耐热零部件。a s 系镁合金具有优良的高温抗蠕变性能，在2 0 世纪 汽车耐热零部件上应用很多。在汽车工业中，传统的高温合金主要是a s 系列，传 统的a s 系列合金很少主要是a s 2 1 、a s 4 1 和a s 2 1 x 等几个牌号，a s 系耐热镁合金良 好的耐热性能一方面来源于合金中含有s i 元素，s i 能够与m g 发生共晶反应生成高 熔点、高硬度的m 9 2 s i 相，如图1 - 4m g s i s 元合金相图，提高了合金的高温力学 强度；另一方面a s 系列镁合金中a l 含量都较低( 不超过4 ) ，有利于提高合金的抗。 蠕变性能。1 7 5 时，a s 4 l 合金的抗蠕变性能明显优于a z 9 1 和a m 6 0 合金乜。但是， a s 系镁合金在慢速冷却凝固过程中会形成粗大的汉字状m g z s i 相，容易形成网络 或者骨骼结构，再加上m 9 2 s i 相生成温度很高( 6 3 7 ) ，降低了合金的流动性，损 害合金的铸造性能，而且这种粗大的m g z s i 相与基体界面结合差，存在很大的应 力集中，促发显微空洞的萌生和扩展，导致合金的力学性能下降。 a t q r n kp ”c h ls l l k o n ， 3 & # 卜4m g s i 二元合金相图2 1 研究口2 3 发现，微量c a 的添加能够改善汉字状m g i 相的形貌，并细化得到弥 散的m g ：s i 颗粒，改善了合金组织，提高了合金的室温和高温力学性能。为了提 高a s 2 1 合金的耐蚀性能。 9 ： 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 1 4 1 3m g a 1 一r e 系 m g a 1 - r e 系镁合金是目前已有m g - a 1 系耐热镁合金中耐热温度最高、耐热性 最好、热稳定性最好的一种。在m g - a 1 合金中加入稀土r e 可得到高温性能l 卜, a s 系 列更优良的a e 系列合金。在m g - a i 合金中加入1 0 - - - 2 o 混合稀土，可以显著提高 合金的抗蠕变性能；尤其是当a l 含量较低时( 低于4 ) 可以取得更好的效果，但是 r e 含量过高，合金的流动性显著降低，导致不能铸造成型。由此开发了一系歹l j a l 含量为2 至1 j