Ce元素对ZM21镁合金组织和性能的影响.pdf

重庆大学硕士学位论文Ce元素对ZM21镁合金组织和性能的影响姓名:樊世波申请学位级别:硕士专业:材料科学与工程指导教师:彭建2010-05重庆大学硕士学位论文中文搞要I摘要变形镁合金比铸造镁合金有更高的强度,更好的延展性,能够适应不同场合结构件的使用要求。因此,开发高塑性的镁合金材料,是适应镁合金长远发展趋势的要求。通过合金化、晶粒细化等手段提高变形镁合金的力学性能和加工性能,发展新型价廉的高塑性变形镁合金具有重要的现实意义。本课题以ZM21镁合金为基体合金,向其中添加稀土Ce元素,制备出不同Ce含量的ZM21镁合金,研究了稀土Ce对ZM21镁合金组织和性能的影响,并优化出最优含Ce量的ZM21镁合金。研究结果表明:铸态ZM21镁合金添加稀土Ce后,抗拉强度和延伸率先减小后增大,%时,抗拉强度超过未添加Ce的ZM21镁合金;%时,延伸率恢复到ZM21镁合金的水平。合金的热压缩变形抗力随着稀土Ce的添加呈增大趋势。铸态ZM21镁合金中Ce和Zn元素除了少量固溶于基体外,一般在枝晶间隙处偏聚形成第二相,并且随着Ce含量的增加,固溶于合金基体的Zn和Ce的含量减小。随着Ce含量的增加,合金中的第二相逐渐增多,最后形成网状结构,并因偏聚物更多而变粗。铸态合金在420℃下保温时间10h退火,可以有效地消除枝晶偏析。合金退火后,从基体里析出Mn相,添加Ce的合金,除了Mg和Mn相外还有高温稳定相Mg17Ce2相和CeMg12相。此外,均匀化退火温度对挤压制品晶粒尺寸的影响不显著,即不同温度均匀化退火,对合金挤压制品晶粒度的影响不大。挤压态合金的抗拉强度,屈服强度均得到了大幅的提高,特别是ZM21合金的屈服强度由铸态的不到80Mpa提高到160Mpa以上,2#合金~5#合金更是达到180Mpa以上,其中5#合金接近200Mpa。添加Ce的合金塑性均大于没有添加Ce的1#合金,4#合金的室温延伸率为24%。挤压后,随着Ce含量的增加,ZM21镁合金晶粒逐渐细化,%时,细化效果趋于稳定。ZM21镁合金中的稀土Ce元素大部分形成CeMg12和Mg17Ce2相或存在于晶界附近,强化了晶界,在合金塑性变形过程中破碎弥散分布于合金基体中,通过稳定细晶组织和阻碍塑性变形时晶界的滑动对合金的塑性施以影响。%时,稀土第二相对塑性影响的两个方面达到平衡,塑性不再提高。关键词:ZM21镁合金;稀土Ce;合金化;显微组织;挤压重庆大学硕士学位论文英文搞要IIABSTRACT Wrought magnesium alloy, which has a higher strength, better ductility than the cast magnesium alloy, applies to the structural parts with requirements for different conditions. Therefore, the development of high plasticity of magnesium alloys meets the requirements of the long-term trends. It has pratical significance to improve the mechanical properties and processing performance of wrought magnesium alloys by alloying, grain refinement and other means, and to develope the new inexpensive plastic wrought magnesium alloys. ZM21 magnesium alloy with different mass fraction of rare earth Ce is prepared by adding MgCe master alloy to the ZM21 alloy. The influence of the Ce on microstructures and properties of ZM21 was investigated, and amount of the Ce added into ZM21 alloy which has been optimized. The main conclusions of this paper are as follows: By adding Ce, both the tensile strength and the elongation