小研Sr 对AM80-1.3Ca 镁合金耐热性能的影响

引言

因此，考虑在Mg-Al-Ca 合金中添加一定量的Sr (质量分数0.05%～1%)来对镁合金的基体和二次相的形态、数量和分布进行变质、修复，以期改善Mg-Al-Ca 合金的不足，提高合金的耐热性及合金的各方面综合性能，开发出真正低成本、高强度及高耐热性的镁合金。

1 实验材料及方法

合金的蠕变性能用GWTA304 高温蠕变持久试验机测试。蠕变试样按ASTM 标准加工，其标距尺寸为φ10 mm×50 mm。测试在200 ℃/56 MPa 的物理条件下进行，各试样恒温持续加载时间均为100 h。

利用Leitz-MM-6 卧式金相显微镜和JEOL JSM-5600LV 型扫描电镜(SEM)分析合金的组织。

2 结果

2.1 合金的铸态组织 2.2 合金的蠕变性能 在AM80-1.3Ca 合金的基础上，添加0.2% Sr 后，合金的抗蠕变性有所提高，但幅度不大。

3 分析讨论

目前的研究表明[16]，镁合金的蠕变主要通过位错滑移和晶界滑动2 种方式进行。

本实验合金的蠕变是在200℃/56 MPa 的条件下实施的，此条件可大致认为是高温低应力环境。因此，按照目前研究者对镁合金蠕变机制在不同条件下普遍的研究结果可知，本实验系列合金的主要蠕变机制可认为是由晶界滑移和晶界迁移导致的晶界滑动，而位错滑移可认为是合金蠕变过程中次要的机制。 显示了合金蠕变100 h 后纵向截面的金相照片，图中A 区代表非连续析出的β-Mg17Al12 相，B 区代表连续析出的β-Mg17Al12 相。显示了合金蠕变100 h 后纵向截面的SEM 形貌。

虽然AM80-xCa 合金的蠕变性能较AM80 合金有所改善，但在AM80-xCa 合金中，Al2Ca相依然是大块或者骨骼状，这种形貌很容易导致其在受力过程中产生应力集中效应而萌生裂纹、扩展而导致合金过早断裂，从而降低其抑制晶界滑动的效果，恶化合金的蠕变性能。另外，合金晶界处及晶界附近骨骼状β 相及高温过程中非连续析出的β 相始终不利于合金蠕变性能的提高。 按照Sr 在AM80-xCa 合金中的作用效果可推知，随Sr 的质量分数由0.1%增加至0.5%，AM80-1.3Ca-Sr 合金的蠕变性能是逐步提高的。但是实验结果显示，AM80-1.3Ca-0.3Sr 合金的蠕变性能却突然恶化。由中AM80-1.3Ca-0.3Sr 合金组织可知，合金的二次相基本呈长条状或针状分布于晶界处，这种二次相的形貌特征从理论上讲，极易降低晶粒间的强度，并使合金在较低载荷下产生应力集中而萌生裂纹，不利于阻碍晶界滑动。因此，可以认定AM80-1.3Ca-0.3Sr 合金这种二次相形貌的特征是导致蠕变性能恶化的主要因素。

4 结论

2）200 ℃/56 MPa 条件下，由于Al2Ca 相的弥散分布及体积分数的增加对阻止晶界滑动非常有利。AM80-1.3Ca-0.5Sr 合金的蠕变性能最优，其稳态蠕变速率和100 h 蠕变量又分别低至1.7×10-9 s-1 和0.8%。但是由于AM80-1.3Ca-0.3Sr 合金中二次相呈长条状分布，降低了晶界强度，易导致应力集中效应，其蠕变性能出现大幅恶化。

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