一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试方法，属于合金性能研究领域。
【背景技术】
[0002] 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1. 8g/cm3镁合 金左右)，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有 机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最 广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等 工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用 金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于：提供一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，用以 研究稀土 La和Ce对AZ91镁合金性能的影响，便于研究出既能够提高力学性能又能节约成 本的综合处理工艺。
[0004] 本发明的方案如下：一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，所述方法 的步骤如下： 测试合金采用纯镁、纯锌和纯铝及Mg-20%Ce (质量分数）、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中间 合金配制，在电阻炉中熔炼，采用熔剂保护，740 °C进行精炼，精炼后加入稀土元素，搅拌后 静置30 min，然后降温至640 °C进行除铁，升温至680 °C，采用半连续铸造工艺浇铸成d 95mm铸锭，其中，铸造速度120 mm/min，冷却水量70 L/min，对铸锭进行400 °C、12 h固 溶处理，铸锭经锯切、车皮后，在630 t挤压机上挤压成d 20 mm圆棒，挤压温度为380 °C，挤压比为22,时效温度为177 °C。
[0005] 硬度测试采用布氏硬度仪进行测定，载荷294 N，保压时间为15 s。
[0006] 拉伸试验的试样标尺为d6 mmX 30 mm,拉伸速度为2 mm/min ;米用X线衍射、 MEF4徕卡光学显微镜、Quanta250场发射环境扫描电子显微镜、JEM-2000EX透射电镜对 合金的微观结构和相组成进行观察与分析；化学成分通过直读光谱仪和等离子耦合原子吸 收光谱测定。
[0007] 本发明与现有技术相比，主要优点是开展了稀土 La和Ce对AZ91镁合金性能影响 的研究，为生产提供技术支持，以便于在工艺编制时根据技术要求，选定工艺参数，避免 边生产边试验，影响生产任务的完成，研究La和Ce对AZ91镁合金性能的影响对于指导工 业生产具有重要意义。
【附图说明】
[0008] 图1所示为添加不同稀土的AZ80镁合金铸态金相组织。
【具体实施方式】
[0009] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细 描述。 实施例
[0010] 提供一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法： 试验合金采用纯镁、纯锌和纯铝及Mg-20%Ce (质量分数）、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中间 合金配制，合金成分如表1所列。在电阻炉中熔炼，采用熔剂保护，740 °C进行精炼，精炼 后加入稀土元素，搅拌后静置30 min，然后降温至640 °C进行除铁，升温至680 °C，采用 半连续铸造工艺浇铸成d 95 mm铸锭，其中，铸造速度120 mm/min，冷却水量70 L/min， 为了确定合金在熔炼过程中的化学成分变化，分别在合金熔炼过程中的不同阶段分别取 样进行成分分析。对铸锭进行400 °C、12 h固溶处理，铸锭经锯切、车皮（d 92 mm)后， 在630 t挤压机上挤压成d 20 mm圆棒，挤压温度为380 °C，挤压比为22,时效温度为 177 °C [5]，硬度测试采用布氏硬度仪进行测定，载荷294 N，保压时间为15 s，拉伸试验 的试样标尺为d6 mmX30 mm，拉伸速度为2 mm/min;采用X线衍射（XRD)、MEF4徕卡光 学显微镜、Quanta250场发射环境扫描电子显微镜、JEM-2000EX透射电镜对合金的微观结 构和相组成进行观察与分析；化学成分通过直读光谱仪和等离子耦合原子吸收光谱（ICP) 测定。
[0011] 表1合金的设计成分 Alloy A1 Zn Μη Ce AZ80 8.0 0. 5 0. 2 ?? AZ80+Ce 8.0 0. 5 0. 2 1.0 AZ80+Y 8.0 0. 5 0. 2 1.0 稀土 Ce、Y对铸态显微组织及物相的影响 图1所示为添加不同稀土的AZ80镁合金铸态金相组织。由图1(a)可以看出，铸态 AZ80合金呈现典型的离异共晶形貌特征，晶粒较为粗大，其铸态组织主要由a-Mg相和 离异共晶相构成，共晶相主要沿晶界呈连续或半连续网状分布。由图1(b)和1(c)可以看 出，加入稀土后，合金晶界共晶相被明显细化，除a -Mg相和离异共晶相外，还在晶界处析 出了新相。当AZ80中加入Ce后，合金中新相呈深色的杆状或针状（见图1(b)中箭头）， 离异共晶相减少，由连续或半连续的网状结构转变为弥散分布着的岛状结构；当AZ80中 加入Y后，共晶相的分布与数量和添加 Ce的合金相似，但合金中的新相是一种多边形块 状结构（见图1(c)中箭头）。
[0012] 力学性能分析 金力学性能随时效时间的变化与合金硬度随时效时间的变化是一致的。其中，AZ80+Y 的时效反应最强，抗拉强度和屈服强度通过时效增加的幅度是40 MPa和25 MPa;其次是 AZ80合金，抗拉强度和屈服强度通过时效增加的幅度均是22 MPa;AZ80+Ce合金的时效强 化幅度最小，合金的抗拉强度和屈服强度也最小。可以看出，合金的断裂伸长率与强度结果 正好相反，AZ80+Ce合金的断裂伸长率最高，AZ80+Y合金的断裂伸长率最低。这表明添加 Y元素能够提高AZ80合金的抗拉强度和屈服强度，添加 Ce元素能够提高AZ80合金的 塑性，但降低了合金的强度。
[0013] 结论 1)稀土元素 Y能够在AZ80合金熔炼过程中通过同Al、Fe、Mn等元素以化合物的形式 沉淀，起到降低Fe含量的作用，同时，合金中Y含量也明显损失。
[0014] 2) AZ80合金中分别添加稀土 Ce和Y后，可以显著细化合金的铸态组织， i3-Mgl7A112相由连续网状分布转变为弥散断续状分布，并在晶界上分别析出针状 AlllCe3相和块状A12Y相。
[0015] 3)稀土元素能够显著细化AZ80合金的挤压再结晶晶粒，由于稀土 Ce和Y能够 抑制连续β -Mgl7A112相的析出，导致合金达到时效峰值硬化的时间被延长；通过人工时 效，AZ80+Y合金的性能最高，抗拉强度和伸长率分别是390 MPa和6%，AZ80+Ce合金的性 能最低，抗拉强度和伸长率分别是355 MPa和9%。
【主权项】
1. 一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，其特征在于所述方法的步骤如 下： 测试合金采用纯镁、纯锌和纯铝及Mg-20%Ce (质量分数）、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中间 合金配制，在电阻炉中熔炼，采用熔剂保护，740 °C进行精炼，精炼后加入稀土元素，搅拌后 静置30 min，然后降温至640 °C进行除铁，升温至680 °C，采用半连续铸造工艺浇铸成d 95mm铸锭，其中，铸造速度120 mm/min，冷却水量70 L/min，对铸锭进行400 °C、12 h固 溶处理，铸锭经锯切、车皮后，在630 t挤压机上挤压成d 20 mm圆棒，挤压温度为380 °C，挤压比为22,时效温度为177 °C。2. 根据权利要求1所述一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，其特征在 于：硬度测试采用布氏硬度仪进行测定，载荷294 N，保压时间为15 s。3. 根据权利要求1所述一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，其特征在 于：拉伸试验的试样标尺为d6 mmX30 mm,拉伸速度为2 mm/min;采用X线衍射、MEF4 徕卡光学显微镜、Quanta250场发射环境扫描电子显微镜、JEM-2000EX透射电镜对合金的 微观结构和相组成进行观察与分析；化学成分通过直读光谱仪和等离子耦合原子吸收光谱 测定。
【专利摘要】本发明提供一种测试La和Ce对AZ91镁合金性能影响的方法，测试合金采用纯镁、纯锌和纯铝及Mg-20%Ce(质量分数)、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中间合金配制，在电阻炉中熔炼，采用熔剂保护，740℃进行精炼，精炼后加入稀土元素，搅拌后静置30min，然后降温至640℃进行除铁，升温至680℃，采用半连续铸造工艺浇铸成d95mm铸锭，其中，铸造速度120mm/min，冷却水量70L/min，对铸锭进行400℃、12h固溶处理，铸锭经锯切、车皮后，在630t挤压机上挤压成d20mm圆棒，挤压温度为380℃，挤压比为22，时效温度为177℃。用以研究稀土La和Ce对AZ91镁合金性能的影响，便于研究出既能够提高力学性能又能节约成本的综合处理工艺。本发明属于合金性能研究领域。
【IPC分类】G01N23/00, G01N1/28, G01N3/40, G01N3/08, G01N21/00
【公开号】CN105510127
【申请号】CN201410502421
【发明人】罗兴婷
【申请人】罗兴婷
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月26日