含鈰的Mg-Al-Zn系鎂合金顯微結構及組織性能

變形鎂合金材料發(fā)展?jié)摿�巨大，通過變形、材料組織的控制和熱處理工藝的應用，可以獲得比鑄造鎂合金材料更高的強度，更好的延展性，更多樣化的力學性能，從而滿足更多結構件的需要。改善鎂合金的強度和韌性及其綜合匹配性已成為鎂合金開發(fā)研究的一個重要方向。添加稀土元素有利于形成細小的等軸晶，從而有效地改善鎂合金的鑄造組織和微觀結構，稀土元素鈰與鎂能形成熱穩(wěn)定的鎂-稀土相Mg12Ce，它能在高溫變形時強化晶界。用La、Ce、Nd、Y來提高鎂合金的高溫性能是研究者常用的方法，添加稀土元素有利于凈化合金熔體，有效改善鎂合金的組織和微觀結構。本文選擇AZ31、AZ61和AZ91鎂合金，通過加入不同含量的鈰元素，較為系統(tǒng)地研究了鈰對Mg-Al-Zn系鎂合金的相組成、微觀組織結構和力學性能的影響。

在AZ31合金中添加1.0%Ce時，提高了合金高溫塑性變形的峰值應力，使得合金在400℃和250℃的變形能力增加，因而有利于合金的熱加工。鈰元素的加入，可以在AZ31、AZ61及AZ91合金中產生新Al4Ce相，為桿狀，隨鈰含量增加，Al4Ce相增加，均勻分布于鎂基體；隨鋁含量的增加，Al4Ce相粗化。Al4Ce相在鎂合金中為高溫相，合金凝固過程中最先析出，其他合金元素偏聚于它周圍凝固，因而鑄態(tài)組織成分偏聚嚴重，合金在加工前需要進行均勻化熱處理，減少合金元素的偏聚。在AZ31、AZ61及AZ91合金中添加鈰元素可以分別提高合金的力學性能。加工狀態(tài)下，合金強度隨鈰含量的增加而增加，其中含1%鈰的合金有最高的強度，比不含鈰的該系合金高10%左右。在AZ61合金中添加1%鈰有最高的強度，軋制態(tài)，其抗拉強度為350MPa，屈服強度為274MPa，伸長率為6.2%；退火后，抗拉強度為306.1MPa，屈服強度為201.4MPa，伸長率為18.7%。鋁含量對合金的熱變形有顯著影響，鋁含量升高，合金變形能力下降。因而在指定加工工藝中，針對AZ31、AZ61及AZ91合金中鋁含量不同，選擇不同加工工藝。AZ31系變形能力好，可以將方形鑄錠直接軋制成板材，或先擠壓，然后軋制成板材；AZ61系合金變形能力降低，先進行擠壓獲得坯板，利用變形坯板比鑄態(tài)坯板變形能力好的特點再軋制；AZ91系變形能力最低，只進行了擠壓變形。

(關鍵字：鈰 Mg 鎂合金)