bi y和nd对az81镁合金力学性能影响word格式论文.docxVIP

第一章绪论1.1镁及镁合金的概述1.1.1 镁的基本性质镁在元素周期表中位于第ⅡA族，其电子层结构为1S22S22P63S2。镁的晶体结构为密排六方[1]，在25℃时，a=0.3209nm，c=0.52105nm，a/c=1.633。镁的主要物理化学性能如表1-1所示[2,3]。表1-1 镁的主要物理化学性能Table1-1Physicochemicalpropertiesofmagnesium性能单位量值原子序数12原子价2原子量24.305密度g/cm31.738原子体积cm3/g·atom13.99融化潜热KJ/mol8.954熔点℃649-651沸点℃1107蒸发潜热KJ/mol127.40开始再结晶度℃150在固态下的收缩率%2.0切变模量GMPa18000弹性模量EMPa45000磁导率ψ10-6+0.55导热率J/K?mol24.89熵（S0）J/K?mol32.681.2.2 镁合金的性能1.镁合金是目前工业中应用最轻的金属结构材料根据成分的不同，密度通常在1.74~1.90g/cm3[4]，约为铝的64%，钢的23%。镁合金比强度、比刚度高，由表1-2 中可以看出，其比强度明显高于钢铁、铸铁和铝合金，比刚度与钢铁、铸铁和铝合金大致相当。表1-2镁合金与铸造铝合金、铸铁和钢板的性能比较[5]Table1-2ComparisonofpropertiesofMg、Al、plastics、castironandsteelsheet材料ρ/g·cm-3E/GPaE/ρσ/MPaσ/ρα/Wm-1k-1减震系数镁合金1.74~1.904524-26180-30011860%铝合金2.77025.9200-35073-1282472~5%钢7.821027200-50027-6446铸铁7.1518024.3200-40027-548010~17%2.镁合金具有高的震动阻尼容量[6,7]，减震性能良好，有利于减震和降低噪音由表1-2 可以看出，镁合金的减震性能优于铝合金和铸铁材料，这对于用作设备机壳减小噪音传递，提供防冲击与防凹陷损坏十分重要。3.镁合金尺寸稳定性好镁合金的一个很突出的特性是不需要退火和消除应力就具有尺寸稳定性。例如，压铸件在120℃条件下承受100h，只有0.1～0.5%的变形量。4.镁合金具有优良的切削加工性能其切削速度可大于其他金属，如镁合金、铝合金、铸铁、软钢切削相同零件所需功率比为1：1.8：3.5：6.3[8]。5.镁合金具有良好的铸造性能镁合金的比热和结晶潜热小，所以流动性好、凝固快。在相同结构条件下，铝合金壁厚在1.2～1.5mm范围内，而镁允许铸件壁厚小于0.6mm，这是塑料制品在相同强度下也无法达到的。6.镁合金具有良好的导热导电性和电磁屏蔽性[9]这使镁合金在电子产品具有广阔的应用前途。7.镁合金易于回收利用[10]在一般情况下，镁合金在汽车行业和电子行业中替代难以回收的工程塑料，镁合金的回收利用费用只占新料成本的4%。1.2.3 镁合金的强化机制1.固溶强化当合金原子固溶在基体中时，会使基体的点阵产生局部的畸变，从而会使晶格常数发生改变，由此可产生的应力场可阻碍位错的运动，使晶体滑移的阻力增大，使金属得到强化[11]。根据Hume-Rothery规则[12]，如果溶质原子与溶剂原子的半径差小于15%，它们才可能形成固溶体。对于镁来说，符合这一条件的合金元素如图1-1所示的阴影区域。目前用于镁合金固溶强化的元素主要是Al、Zn、部分稀土元素及部分碱族元素等。图1-1与Mg 半径差小于15%的元素Fig.1-2Atomicdiametersoftheelementsshowingthezoneoffavorablesizefactorforalloyingwithmagnesium2.沉淀(析出)强化[12-14]在合金中，当溶质原子在溶剂原子中的固溶度会随着温度的下降而减小，此时可能产生沉淀相。沉淀强化的机制在于分布于基体中沉淀相会迫使位错歪曲绕过或当位错越过沉淀相时被迫做额外功，使合金的强度提高。沉淀相的形状、尺寸、性能以及沉淀相和基体界面之间的性质等因素影响强化效果。对于镁合金，由于镁的原子半径较大，沉淀相通常不能满足界面的共格要求，与镁基体形成非共格的复杂沉淀相，当温度升高时，这些沉淀相易于粗化变软，强化效果作用减弱。因此，改善晶内沉淀相的晶体结构以降低它与镁基体点阵的错配度，并提高其熔点以降低其扩散性是提高镁合金的强度的一个重要方法。表1-3为一些镁合金固溶体脱溶过程及产物[15]。表1-3 一些镁合金固溶体脱溶过程及产物Table1-3Theprocessandproductofsolidprecipitationofsomemagnesiumalloys