稀土Pr对AZ91D镁合金耐磨板组织和性能的影响

  随着我国汽车工业迅速发展以及汽车和通讯器材向轻量化、美观化的发展,镁合金耐磨板的应用越来越广泛。然而传统镁合金耐磨板,其力学性能普遍较低,合金的性能在很大程度上还不能满足汽车传动部件的性能要求,这在很大程度上限制了镁合金耐磨板在汽车领域的推广应用。通过镁的合金化可以有效提高其室温和高温力学性能,因此在镁合金耐磨板中添加某些合金元素来改善合金的性能,并保持合金优良的综合性能和较低的成本,这是实现镁合金耐磨板得以在汽车工业广泛应用的有效途径。

  实验选用的材料是Pr质量分数分别为0.4%、0.8%和1.2%的AZ91D镁合金耐磨板试样。实验合金采用SG2-8型电阻炉熔炼,坩埚为锅炉钢板焊接而成。在合金耐磨板的熔炼过程中采用(0.2wt%~0.5wt%)SF6(纯度为99.97wt%)+Ar(高纯氩)气体保护,分配比例由气体分配器控制。合金添加顺序依次为:AZ91合金、纯镁、纯Al、纯Zn、Mg-Pr中间合金(加1wt%烧损)。完成熔炼后,降至690℃保温15~20min,出炉手工浇注;然后在C630-MG专用镁合金耐磨板压铸机进行压铸。

  当Pr含量为0.8wt%时,合金具有较为理想的微观组织。随着Pr含量的增加,当加入1.2%Pr时,合金耐磨板的铸态组织反而较AZ91D-0.8%Pr的组织有粗化的趋势。Pr元素在合金耐磨板中生成针状AlPr金属间化合物,并且随着合金中Pr元素含量的提高,AlPr相形状由针状向杆状转变。当Pr元素含量为0.8wt%时,合金耐磨板具有较好的综合力学性能,进一步提高Pr含量,则强度、硬度和塑性下降。