Mg-Er合金组织与性能研究.pdf

中文摘要 摘 要 镁合金作为最常用的金属结构材料之一，其在工程中的大规模应用却受限于 它较差的室温塑性和强度。合金成分优化设计是有效提高镁合金室温综合力学性 能的方式之一，已有研究表明稀土元素于镁合金而言是一种有效的合金化元素， 常应用于高强韧型镁合金设计中，但稀土元素常常和其他合金元素共同作用于镁 合金，而单一稀土元素在镁合金中的作用还不够清晰。因此，研究稀土元素在镁 稀土二元合金中的作用，有利于指导稀土元素在商业镁合金中的应用。 基于合金化与设计，本论文选用重稀土元素Er 作为添加元素，设计并制备了 实际Er 含量分别为0.4wt.%、0.9wt.%及1.8wt.%的Mg-Er 二元合金，利用金相显 OM X XRD 微镜 （ ）、 射线衍射分析 （ ）、室温力学性能测试、析氢曲线测试和 塔菲尔极化曲线测试等手段研究了稀土元素Er 对铸态、固溶态及热挤压态合金的 显微组织、室温力学性能和腐蚀性能的影响，并分析了重稀土元素Er 在镁合金中 的作用。 主要结论如下： ① 对于铸态的Mg-xEr （x 0.4,0.9, 1.8）合金，合金铸锭 1/2 半径处的晶粒均 为粗大的柱状晶，由α-Mg 基体和均匀分布在晶界和晶粒内部的第二相粒子组成。 随着Er 含量的增加，合金的断裂延伸率逐渐增加，维氏显微硬度逐渐下降。 ② 对于固溶态的Mg-xEr （x 0.4,0.9, 1.8）合金，合金锭子中心的晶粒呈现 α-Mg 3 为大小不均匀的等轴晶粒，黑色的第二相颗粒基本溶入 基体中， 种成分的 Mg-Er 合金中物相组成均只有α-Mg 相，且合金的轴比c/a 值和纯镁相当。随着Er 含量增加，平均晶粒尺寸逐渐减小，断裂延伸率逐渐增加，其中Mg-1.8Er 合金的 综合力学性能最佳。 ③ 对于挤压态的Mg-xEr （x 0.4,0.9, 1.8）合金，元素Er 对合金在热挤压过 程中的动态再结晶起阻碍作用。3种成分的Mg-Er 合金的挤压态晶粒均呈现为细 Mg-0.4Er Mg-0.9Er Mg-1.8Er 小的再结晶晶粒，其中 合金发生了完全再结晶，而 和 合金发生部分再结晶，Mg-1.8Er 合金组织中存在比Mg-0.9Er 合金更多的平行于 挤压方向的大变形晶粒。随着Er 元素含量增加，合金的平均晶粒尺寸逐渐下降， 合金再结晶进程减慢。 ④ 元素Er 能弱化挤压态合金的基面织构强度，并阻碍沿挤压方向压缩过程 中孪生的发生。合金经过热挤压之后，元素Er 仍然以固溶原子的形式存在于Mg 3 Mg-Er 0002 Er 基体中， 种成分的 合金均呈现出典型的 （ ）基面织构。随着 含量 的增加，基面织构峰值强度逐渐下降，沿挤压方向压缩3%试样的显微组织中孪 I 重庆大学硕士学位论文 晶数量逐渐减少。 Er - ⑤ 元素 能有效改善合金沿着挤压方向的拉 压屈服强度不对称性。随着 Er 含量的增加，合金拉伸变形及压缩变形的屈服强度均呈现上升趋势，压缩变形 的屈服强度增速更大，室温压缩和拉伸屈服强度比值越来越接近1，合金拉-压不 对称性减小。 ⑥ 元素Er 能抑制合金阴极析氢反应和阳极材料溶解反应，从而改善合金的 耐腐蚀性能。随着Er 含量的增加，合金在3.5wt.%NaCl 溶液中的析氢速度逐渐减 小，相同电极电位对应的电流密度减小，合金的自腐蚀电流密度减小。 关键词：Mg-Er