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镁合金具有质量轻、阻尼性能好等优点,成为汽车轻量化及减震降噪的最佳材料,是近些年的一个研究热点。目前应用最广泛的是AZ91铸造合金,然而其耐热性能较差,不能长期在120℃以上的环境中工作,故不能做为汽车发动机上的工作部件,限制了其应用范围。稀土元素可以有效地改善镁合金的力学性能,然稀土元素成本较高,不利于大规模应用。而混合稀土特别是富镧混合稀土成本低廉,其性质与纯稀土元素相似,能满足工业的需求。基于对镁合金AZ91的力学性能、阻尼性能以及制造成本的综合考虑,本课题使用微合金化法,采用添加富镧混合稀土(MM)对AZ91合金进行改性,使之能用于发动机等机械设备。
本文研究了富镧混合稀土镁合金(AZ91+xMM)浇铸成型及其工艺,并对其组织均匀化工艺、组织性能、力学性能以及阻尼性能进行研究。研究结果如下:
1.富镧混合稀土细化了AZ91合金的组织及晶粒,并沿晶界处生成了的新的化合物相Al<,4>La,强化了基体,提高AZ91合金的强度和硬度;稀土镁合金AZ91+xMM的断裂方式为准解理断裂。
2.通过对AZ91+xMM合金的均匀化热处理,研究了微观组织和结构的变化,确定了该稀土镁合金的退火工艺,退火温度为400℃,均匀化热处理后,合金内的二次相均匀溶入合金基体,其硬度有所降低,但总体下降不大。
3.稀土镁合金AZ91+0.3MM在温度低于270℃范围内的阻尼性能要高于AZ91+0.7MM合金,而当温度大于300℃后,其阻尼性能较AZ91+0.7MM合金要小。合金内的新相Al<,4>La的熔点较高,在合金的整个阻尼进程中能有效地钉扎住位错及晶界的滑移是AZ91合金阻尼性能在较低温度范围内降低的主要因素,然而富镧混合稀土细化了AZ91合金的晶粒,增大了合金的界面面积,增加了合金晶界阻尼,提高了合金在高温下的阻尼性能。