钇及Al/Zn比对AZ91D和镁合金组织及性能的影响

摘要

本文综述了镁合金的应用历史和目前的研究现状及发展方向。通过合金化和适当的热处理规范改善镁合金的显微组织，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、力学性能试验机及电化学工作站等综合探讨了合金化和热处理对镁合金组织和性能的影响机制。钇加入到AZ91D 合金中会生成Al6Mn6Y 相和Al2Y 相，并显著提高合金的力学性能。当钇含量达到1.5wt％时，合金的拉伸强度、屈服强度及延伸率分别达到最大值184.83 Mpa，90.12 Mpa 和4.7％，分别比原合金AZ91D 提高30.89％，7.95％和191.92％。研究还表明，当钇含量大于1wt％时，合金的耐蚀性能将超过AZ91D。并在钇含量为2wt％时，合金的腐蚀速率达到最小值0.17mg/(cm2?d)，相当于原AZ91D 腐蚀速率的1/3，合金得到最好的耐蚀性能。与纯AZ91D 相比，添加元素钇的AZ91D，其时效峰值硬度会有所提高，且时效峰值出现的时间比原AZ91D 有所延缓。固溶及时效都使合金得到比铸态更好的强度，并且在时效峰值附近合金具有最高强度。合金在T4 态具有最好的塑性，但时效的热处理会减弱合金的塑性，并随时效时间的延长，合金的塑性逐渐减弱。盐水腐蚀中，T4 态合金得到最差的耐蚀性能。经固溶加时效热处理后合金的腐蚀速率都随时效时间的延长，先增大再减小，并在时效峰值附近达到最大值。盐雾腐蚀试验中，合金同样在固溶热处理后得到最差的耐蚀性能，但是在时效过程中随时效时间的延长合金耐蚀性能逐渐增强。当Al/Zn 比在1-15 的范围内时，合金的相组织主要为基体α 相和第二相?相。在Al/Zn 比等于10 时，合金的抗拉强度和屈服强度分别达到最大值171.2MPa和107.5MPa；由极化曲线和交流阻抗曲线的测量知此时合金的耐蚀性能最好，而且由盐水腐蚀试验测得的腐蚀速率也下降到最小值0.3 mg/cm2?d。而延伸率则在Al/Zn 比等于1 时达到最大值2.02％。实验结果还表明：当Al/Zn 比小于1时，合金的相组织主要为α 相和τ 相(Mg32(Al,Zn)49)。