变质对过共晶Mg-5Si合金组织及力学性能的影响

【摘要】：过共晶Mg-5Si合金中大部分的Si与Mg反应生成Mg2Si金属间化合物。该化合物具有高硬度、高熔点、低密度和低的热膨胀系数。因此,过共晶Mg-5Si合金作为结构材料具有很大的潜力。然而,在普通重力铸造条件下,过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相常以粗大的树枝晶状或大块状形式存在,合金的性能受到一定程度的抑制。通过控制和改善初生Mg2Si相的形貌、尺寸和分布,对于提高过共晶Mg-5Si合金的性能甚为关键。本文以过共晶Mg-5Si合金为母合金,利用Mg-30%(质量分数,下同)Er、Mg-30Gd、Mg-30Y、Mg-30Ca、Mg-30Mn中间合金对过共晶Mg-5Si合金进行变质处理,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析和力学性能测试等手段,研究了不同中间合金加入量对过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相变质效果(主要是尺寸、形态及分布)影响规律,并讨论其变质机理。研究表明,变质剂种类及含量对初生Mg2Si相变质效果有显著的影响,随着变质剂含量的增加,过共晶Mg-5Si合金呈现出从亚变质、完全变质到过变质的基本规律。当Mg-30Er、Mg-30Gd、Mg-30Y、Mg-30Ca、Mg-30Mn中间合金加入量分别达到2.0wt.%、2.0 wt.%、2.0 wt.%、1.0 wt.%、2.0 wt.%时,过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相可以得到有效变质。其中采用Mg-30Er对过共晶Mg-5Si合金的初生Mg2Si相变质细化效果最佳,当加入2.0 wt.%Mg-30Er时,初生Mg2Si相的平均尺寸可以从150μm以上下降到15μm以下,形态从粗大的树枝状转变为多面体颗粒状,并且分布比较均匀。但是,从力学性能的角度出发,当加入2.0wt.%Mg-30Ca时,过共晶Mg-5Si合金的力学性能最佳,其抗拉强度σb和伸长率δ分别达到135MPa和3.0%左右。除Mg-30Ca中间合金外,其它中间合金的变质均出现了过变质现象。
【关键词】：过共晶镁硅合金 稀土 Mg2Si 变质
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.22