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稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响

吴小超

   稀土合金化是改善镁合金组织性能的有效手段。但在含铝镁合金中形成的粗大针状稀土相,又对合金基体产生很强的割裂作用,并引起应力集中,严重影响合金强韧性以及塑性的进一步提高。 本文以AZ31变形镁合金为基础,通过OM、XRD、SEM&EDS、DTA等分析测试手段,研究和对比了富铈混合稀土与纯铈对合金组织结构的不同影响。特别是在本课题组对镁合金中稀土相球化研究的基础上,研究了AZ31-MM与AZ31-Ce合金在通过Sb对稀土相球化过程中所表现出的不同行为;通过采用普通凝固工艺、亚快速凝固工艺和快速凝固工艺制备合金,研究凝固速度对合金组织结构的影响,借此并通过DTA分析研究了合金的凝固过程,探讨了稀土相的球化机制。最后,研究了AZ31+1%Ce+1%Sb合金中第二相溶剂萃取的方法和工艺,并对萃取产物进行了进一步分析。为稀土合金化AZ31镁合金组织结构的控制与改善,进一步提高其塑性加工工艺性能和使用性能提供了理论参考。 结果表明,富铈混合稀土和纯铈对AZ31镁合金的组织具有不同的影响。AZ31镁合金采用纯Ce进行稀土合金化后,合金相组成为α-Mg、β-Mg17Al12和Al11Ce3,较富铈混合稀土合金化晶粒更加细小,β-Mg17Al12相更弥散,基体中的针状相较少。通过DTA分析可知,AZ31合金中各相的析出顺序为:α-Mg→β-Mg17Al12;AZ31-Ce合金中各相的析出顺序为:Al11Ce3→α-Mg→β-Mg17Al12;AZ31-Ce-Sb合金中各相的析出顺序为CeSb→Al11Ce3→α-Mg→β-Mg17Al12。MM-Sb复合合金化和Ce-Sb复合合金化均能得到较为弥散的球状第二相,且MM-Sb对合金的细化程度更大。 凝固速度对AZ31+1%Ce+1%Sb合金的组织、相组成和凝固过程产生很大影响。研究结果表明:亚快速凝固速度范围内,随着凝固速度的逐渐增加,合金组织中的第二相逐步细化、球化、弥散,Φ2mm尺寸试样具有最优的组织,其组织中弥散分布的球状相为Al-Ce-Sb三元相;在快速凝固速度的范围内,随着凝固速度的增加,合金组织中的第二相逐渐变成蠕虫状在基体分布,蠕虫状相较之亚快速凝固态合金组织中的球状相,Sb含量减少,Al含量增加。由DTA曲线分析可知,亚快速凝固态和快速凝固态较之普通凝固态,共晶温度升高,亚快速凝固态合金中的球状Al-Ce-Sb三元相析出温度为630.03℃;快速凝固态合金中的蠕虫状Al-Ce-Sb三元相析出温度为628.61℃。 通过对AZ31+1%Ce+1%Sb合金第二相溶剂萃取试验研究,得出了最佳的萃取溶液:VHCl:VH2O=1:1浓度的盐酸水溶液。通过XRD分析,确定了萃取产物的相组成:Mg17Al12、Sb、AlSb、CeSb和Al4Ce;通过对萃取产物进行SEM&EDS分析得出,单质Sb呈不规则多面体状,AlSb相呈较不规则的多面体状,球状CeSb相是由不规则的多面体形状演化来。……   
[关键词]:AZ31镁合金;稀土合金化;凝固速度;组织结构;溶剂萃取
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:郑州大学2010年
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