论文部分内容阅读
随着社会的发展,能源成为重要课题。汽车等交通工具每年消耗大量的不可再生能源,而减轻其重量每年会节约大量的能源。镁合金是最佳的减重手段。镁合金具有密度低,比刚度高,比强度高,导电性好,电磁屏蔽性好等优良的性能。因此被广泛的应用到汽车,航空,电子等产业。但是纯镁的机械性能极差,远不及钢铁材料。稀土的加入对镁合金性能的提高有极其重要的作用。在镁合金中添加很少量的稀土即会对镁合金的性能大幅改善。稀土Ce更以其低廉的价格,良好的作用,成为众多稀土元素中合适的镁合金添加材料。为了研究Ce元素对Mg-2.5Zn合金室温机械性能及抗高温蠕变性能的影响,本文设计了四组不同Ce含量的镁合金,分别为Mg-2.5Zn-xCe(x=2,4,6,8mass.%)。并且对四组试样的高温蠕变性能、室温拉伸性能及显微硬度做了测试。通过金相检测,扫描电子显微镜,XRD等检测手段对试样试验前后的微观结构分别进行了检测。结果显示,铸态合金具有典型的枝晶结构,并且随着稀土含量的增加,合金的晶粒尺寸减小。第二相组织大量的富集在晶界上,形成了三维网状结构。蠕变实验分别在不同温度及不同应力下进行了交叉对比实验。实验结果表明随着稀土含量的增加,蠕变性能得到了明显的改善。其中4Ce合金的延伸率最高。可以看出密集的三维第二相网状结构对镁合金的高温抗蠕变性能起到了重要的改善作用。具体结论如下:1.铸态合金具有典型的枝晶结构。晶界间分布着大量的第二相组织。通过XRD,EDS检测,发现其组成主要为(Mg,Zn)12Ce三元相和Mg12Ce二元相。该相具有很好的高温稳定性。对合金抗高温蠕变性能的提高起到了重要作用。2.随着铈含量的增加,合金的晶粒得到了细化。由300μm下降至70μm左右。3.在四种合金中,Mg-2.5Zn-8Ce合金的平均延伸率最高,最高可达到30%以上,而Mg-2.5Zn-2Ce合金的平均延伸率最低,只有12%左右。4.随着铈含量的增加,合金的蠕变性能逐渐提高,Mg-2.5Zn-8Ce合金的蠕变性能最好。在200℃,70MPa条件下稳态蠕变速率可以达到10-8s-1。第二相形成的网状结构对合金蠕变性能的提高有很重要的意义。5.随着Ce含量的增加,合金的常规力学拉伸性能有所提高。但是,Ce含量超过6mass.%时,力学性能有所下降。原因是稀土含量增加形成了大量的粗大第二相颗粒,这些颗粒与基体之间的结合能力较差,在拉伸过程中容易在两者之间产生微裂纹。微裂纹的聚集加速了试样的断裂。抗拉性能随着下降。