DOC《     》

1 Chemical composition of experimental alloys w(%) alloy Al Zn Nd Mg 1# 8.5 0.5

0 Bal 2# 8.5 0.5 0.5 Bal 3# 8.5 0.5 1.0 Bal 4# 8.5 0.5 1.5 Bal 实验结果与分析 Nd对合金微观组织的影响 而加入Nd之后,组织发生了比较大的变化,Mg-8.5Al-0.5Zn合金由α-Mg、β-Mg17Al12和Al3Nd三相组成(如图1(b)所示). 图2为合金的铸态组织显微照片.由图2(a)可以看出,Mg-8.5Al-0.5Zn合金的铸态组织由α-Mg基体相、分布在晶界周围的呈网状分布的β相Mg17Al12和少量的α+β共晶组织构成.随着Nd含量的增加,合金的铸态组织得到了细化,网状的Mg17Al12相逐渐变为断续、弥散分布的骨骼状(如图2(b)所示).当Nd的添加为1.0%时,合金中出现了针状、条状新相,根据XRD(图1b)和能谱分析(图3b)可以确定其为Al3Nd化合物,此时铸态组织细化也最为明显(如图2(c)所示).继续增加Nd的加入量,当Nd添加量为1.5%时,β相又开始变得粗大,且针状、条状新相Al3Nd化合物有团聚现象发生(如图2(d)所示). 元素间的电负性差值决定了元素形成化合物的难易程度,电负性差值越大,元素间的结合力越大,越易形成金属化合物[4],由于Nd与Al、Mg的电负性差值分别为0.4和0.1,这就决定了Nd更易与Al形成Al3Nd化合物. 图2 不同Nd含量的Mg-8.5Al-0.5Zn合金的铸态组织显微照片 Fig.2 Effect of Nd addition on the microstructure of AZ80 and Mg-8.5Al-0.5Zn magnesium alloy a) 1# alloy b) 2# alloy c) 3# alloy d) 4# alloy Nd对合金高温力学性能影响 图6为合金在150℃条件下的力学性能测试结果,图7为其高温拉伸时的应力-应变曲线.由图

6、图7可以看出,在高温条件下,随着Nd添加量的增加,合金的抗拉强度和伸长率呈现出先升高后降低的变化规律.当Nd的添加量为1.0%时,合金的抗拉强度达到最大值,为160Mpa,比基体合金提高了13.2%.当Nd的添加量为0.5%时,合金的伸长率达到最大值,为5.2%.比基体合金提高了4%. 镁合金在高温变形时,晶内位错运动与晶间塑性变形同时发生,而晶间塑性变形是镁合金的高温变形的主要形式,而镁合金中具有强化作用的β-Mg17Al12相分布在晶界处,其熔点 图6 Nd添加量对实验合金高温力学性能的影响 Fig.6 Effect of Nd addition on mechanical property of experimental alloy at elevated temperature 仅为437℃,热稳定性很差,当温度为120~130℃时聚集在晶界处的Mg17Al12已经软化[12,13],使晶间塑性变形更容易进行,造成镁合金在高温条件下的力学性能变差.向镁合金中添加Nd后,Nd优先与Al发生反应生成新相Al3Nd,消耗了一部分Al使得β-Mg17Al12相减少,而Mg17Al12的减少使得合金晶界相对稳定. 结论 1)Nd的添加对Mg-8.5Al-0.5Zn合金铸态组织有良好的细化效果,并有针状、条状新相Al3Nd产生,Nd的添加量为1.0%时细化效果最佳. 2)Nd的添加使Mg-8.5Al-0.5Zn合金的室温和高温抗拉强度及伸长率都得到提高;

当Nd添加量为1.0%时,可使铸态Mg-8.5Al-0.5Zn合金在室温和150℃高温下的抗拉强度达到最大值,分别为190MPa和160MPa,和未加入Nd的合金相比分别提高了13.4%和13.2%,效果明显.合金在室温下的伸长率则由未加入Nd前的2.9%提高至4.0%,提高了37.9%.但在150℃高温下,合金的伸长率是在Nd添加量为0.5%时达到最大值,为5.2%,比基体合金提高了4%. [参考文献] (References) [1] FRIEDRICH H, SCHUMANN S. Research for a '

new age of magnesium'

in the automotive industry[J]. Journal Materials Processing Technology, 2001, 117(3): 276~281. [2] 李再久, 金青林, 蒋业华, 周荣. Ce对热轧AZ31镁合金动态再结晶及织构的影响[J], 金属学报, 2009, 45(8): 924~929. LI Zai-jiu, JIN Qing-lin, JIANGYe-hua, ZHOU Rong. Effect of Ce on the dynamic recrystallization and texture of AZ31 magnesium alloy during hot rolling[J], Acta Metallurgica Sinica, 2009,45(8): 924~929. [3] LETZIG D, SWIOSTEK J, BOHLEN J, BEAVEN P A, KAINER K U. Wrought magnesium alloys for structural applications[J]. Material Science and Technology, 2008, 24(8) : 991~