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Y 对 ZA84 镁合金显微组织和力学性能的影响
张学勇,许春香,杨家灼
太原理工大学材料科学与工程学院,太原(030024)
Email:budongdefeng@
摘要:利用金相显微镜、电子万能试验机、扫描电镜和 X 射线等手段,研究了添加 Y 含
量(0~%)对铸态 Mg-8Zn-4Al- 合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:
随稀土元素 Y 的加入,合金的铸态组织的变化趋势为先细化后粗化。适量稀土元素 Y(%)
的加入使 ZA84 镁合金的组织明显细化,网状的τ-Mg32(Al,Zn)49 相变成颗粒状。当 Y 含
量>%时,网状的τ-Mg32(Al,Zn)49 相重新出现,组织又逐渐粗化。合金的硬度值随 Y
含量的增加先升高后降低,且 Y 含量达到 %时达到最大值。稀土 Y 的加入,以固溶形
式和形成强化相两种方式极大改善了合金的力学性能。当 Y 含量为 %时,获得最佳室温
和高温力学性能,其常温抗拉强度和高温抗拉强度分别为 206MPa 和 182Mpa。与基体合金
相比,分别提高了 15%、%。
关键词:Y;ZA84 镁合金;力学性能

1 引言
镁合金是最轻的工程结构材料,密度小、比强度和比刚度高,均优于钢和铝合金;另外
易于成型、导热性好、有电磁屏蔽效应等,因此镁合金被广泛应用于汽车、电子、3C等相
关行业。现在使用最广泛的就是AZ91和AM60等。但是由于镁合金的高温强度、高温蠕变性
能较低。耐热性差是阻碍镁合金在高温环境下(如汽车发动机零部件)广泛应用的主要原因之
一[1,2]。所以提高镁合金的高温力学性能成为镁合金研究的一个重要方向。在已得到试制研
究的耐热镁合金中, Mg-Zn-Al系合金由于具有高温性能较好、成本较低和较好的铸造性能等
优势, 被认为是一种有发展前途的高温抗蠕变镁合金[3]。
目前国内外对Mg-Zn-Al 系耐热镁合金开发取得了不少成果。已得到研究的
ZA104(Mg-10Zn-4Al) 和ZA84 (Mg-8Zn-4Al) 等合金均表现出与AZ91D合金相似的抗拉性
能和更高的抗蠕变性能[4~6],但总体而言,现有Mg-Zn-Al系镁合金的铸造性能等还未达到令
人满意的程度,并且其常温和高温力学性能在同时兼顾等方面也还存在一些问题。王迎新[7]
等研究了Re的加入对ZA84镁合金显微组织和力学性能的影响。但Re成分复杂,其对镁合金
的强化机理难以分析。另外稀土Y已被广泛证明可有效地改善AZ系镁合金的高温性能。所以
本文选择了稀土Y为添加元素,研究了微量Y的添加对Mg-8Zn-4Al-
学性能的影响。
2 试验材料及方法
试验所用材料为工业纯镁锭(%)、纯铝(%)及纯锌(%)、Al-Be和Al-10 %Mn
中间合金和纯钇颗粒(颗粒度为1mm)。合金在SG-5-12井式坩埚电阻炉中熔炼,在熔炼过
程中为防止所加稀土与RJ-2发生反应,对加钇和不加钇时,分别选用 RJ-6和RJ-2 作为覆盖
剂和精炼剂。当熔体温度达到740℃时,将Y用铝箔包裹加入,并进行机械搅拌1~2min,混
合均匀后保温一