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1、科 研 训 练 报 告课题名称：固相合成耐热镁合金制备及强化机理研究 学 院：机电与信息工程 专 业：材料科学与工程 姓 名： 袁涛 学 号： 0811340216 指导教师： 李国华 报告日期： 2011 年 9 月 23 日成 绩： 评阅人签字： 中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院材料科学与工程专业科研训练报告2一项目立论依据历年来对镁合金的研究越来越来重视，随着人们对金属资源需求的增长，及铁矿资源的开发殆尽，急需钢铁材料的替代品，而我国是镁资源大国，储量居世界首位。镁和稀土是我国独具特色的资源优势。2003 年我国共生产原镁 33.4 万吨，约占全球总产量的 67。稀土占世界已探明稀
2、土储量的 80以上。因此，开发含稀土的高品质镁合金材料在我国具有独特的优势，不断完善现有的稀土镁合金系，同时开发成本低、性能好的新型稀土镁合金，对我国镁合金材料和稀土材料领域的发展将具有极大的推动作用。概念介绍固相合成反应：高温下固体和固体间进行的反应。其影响因素主要有：反应物固体的表面积和反应物间的接触面积;生成物相的成核速度；相界面间特别是通过生成物相层的例子扩散速度。经历四个阶段：扩散-反应- 成核-生长扩散：固相反应的发生其实与两个反应物分子的扩散接触；反应：接着发生化学作用，生成物分子。此时生成的产物分子分散在母体反应物中，只能当作杂质或缺陷的分散存在；晶核成长：随着晶核的长大，达到
3、一定的大小，出现产物的独立晶相。固相反应与溶液反应的区别：1.反应物溶解度的影响。2.产物溶解度的影响，溶液反应中，产物溶解度性有利于反应；固相反应没有要求。3.热力学状态函数的差别。4.控制反应的因素不同。5.溶液反应体系受到化学平衡的制约，而固相在不生成固溶体的情形下，反应完全进行，因此固相反应的产率往往都很高。优点：产率高，污染小。缺点：生产效率较低。金属镁及其合金是目前工业上可应用的最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、尺寸稳定的特点，也有电磁屏蔽好以及良好的切削加工性能、充型流动性等优点。但是以往镁合金的高温性能差，蠕变强度低限制了镁合金的应用，例如要求较高温度、必须防
4、止油的渗漏且具有优良高温蠕变性能的发动机引擎盖，等都要求镁合金的高温性能和抗蠕变性好。近年来的文献显示了多种耐热镁合金的研制成功及其优良的性能。目前常用的镁合金有常用的有四个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg-Al-Mn)，AS(Mg-Al-Si)，AE(Mg-Al-Re)。其中 AE 系列镁合金蠕变强度较高，此外WE 系列的镁合金都具有优良的高温性能。这些已开发的镁合金中所采用的，中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院材料科学与工程专业科研训练报告3用来增强各种性能的添加元素为稀土元素。其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、
5、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。此外，稀土元素的化学活性强，对液合金具有除氢、氧、氯、夹杂物的作用，改善合金流动性和加工性能，抑制铁对合金的腐蚀作用，降低合金在液态和固态下的氧化倾向，减少金属表面氧化物缺陷集中及改变起结晶晶格参数，使合金具有优良的抗氧化性能。当镁合金添加少量稀土元素还有变质及细化作用，使其性能得到改善，当镁合金中的稀土元素添加量足以生成金属间化合物、共晶复合物的金属纤维组织以及固溶强化相时，可以显著提高合金基体的高温性能。固相合成耐热镁合金强化机理还包括稀土与金属的相图（如稀土元素在金素中的溶解度） 、稀土化合物的性质。形
6、状、分布、稀土在金素中的分布及扩散速度的影响等。蠕变是一个高温条件下缓慢的塑性变形过程。与常温拉伸过程相比，在微观机制上不仅滑移系增多而且还有晶界滑移。镁合金蠕变机理分为两个阶段，低温下以位错攀移为主，高温下一位错滑移为主。镁合金的高温变形特点是晶内位错运动与晶界滑移相结合。因此，稀土元素提高其蠕变性能的途径主要有基体强化和晶界强化。其他添加元素的影响Sn 对镁的强化作用不因为温度的升高而消失。在高温下合金强度随 sn的变化趋势为：随着含量增加，合金的屈服强度和抗拉强度上升，且在其质量分数达 3%时达到峰值。但其量过多时会使颗粒粗化导致高温强化作用减弱。Si 是弱的晶粒细化剂在组织中形成硬的硅
7、质点可改善蠕变性能。Ca 有明显细化晶粒作用，可稍微抑制熔体金属的氧化，可改善抗蠕变性能。Sr 是一种提高镁合金性能（大于三百摄氏度)的合金化元素，它可以提高镁固溶体的熔点，他在镁合金中扩散缓慢且具有较低的密度。例如：MgSr6Mn1 和 MgSr15Mn1 已经具备应用于压铸的技术条件。通过 X 射线衍射和能量分散 X 射线显微分析证实了 MgSr 相的析出，该新型合金 Mg-Sr-Mn 最终抗拉强度比 WE43 的相关数据要低，但是当 Sr 量较高时，相当。Ag 和 RE 一起加入时刻改善合金高温抗拉和高温蠕变性能。参考文献：1.Negishi Y;Nishimura T;Kiryuu M
8、 Phase Diagrams of Magnesium-Rich PortionAging Characteristics and TensileProperties of Mg-heavy Rare Earth Metal(Gd,Dy)-Nd Alloys 中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院材料科学与工程专业科研训练报告41995(02)2.OhuchiK;Iwasawa S;Kamado S Effects of Nd and Ag Additions on the MicrostruCtures and Mechanical Properties of Mg-8% Li Alloy
9、s 1992(08)3.Wang Q D;Chen W Z;Zeng X Q Effects of Ca Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of AZ91 Mg Alloy外文期刊 2001(12)4.吕宜振 压铸镁合金的应用现状及发展趋势 1998(12)5.孙杨善;翁坤忠;袁广银 Sn 对镁合金显微组织和力学性能的影响期刊论文-中国有色金属学报 1999(01)6.黄伯土;聂邦盛;贾延杰 Mg-Nd-Zn-Zr-耐热高强铸造镁合金期刊论文-特种铸造及有色合金 1998(06)7.杨彬 镁合金研究及制备发展概况期
10、刊论文-铸造设备研究 2001(01)8.余琨;黎文献;李松瑞 变形镁合金材料的研究进展期刊论文-轻合金加工技术 2001(07)9.Pekguleryuz M O;Avedesian M M Mg Alloying Some Potentials for Alloy Development 1992(12)10.王渠东;吕宜振;曾小勤 稀土在铸造镁合金中的应用期刊论文-特种铸造及有色合金 1999(01)11.刘金海;李国禄;刘根生 镁合金铸造技术进展期刊论文-铸造 2001(09)12.陈力禾;赵慧杰;沈志勇 镁合金压铸及其在汽车工业中的应用 1999(10)13.白肃饮;赵丕峰 新型镁合
11、金 GQMZ96 研究期刊论文-特种铸造及有色合金 2001(01)14.Grobner J;Schmid-Tetzer R Selection of Promising Quaternary Resistant Magnesium Alloys外文期刊 2001(2)15.Mordike B L Development of Highly Creep Resistant Magnesium Alloys外文期刊 2001(03)16.Von Buch F;Lierzau J;Mordike B L Development of Mg-Sc-Mn alloys外文期刊 199917.ANYAN
12、WU I A;Kamado S;Honda T Heat Resistance of Mg-Zn-Al-Ca Alloy Casings 2000(07)18.Ninomiya Rojiro T;Kubota K Improved Heat Tesistance of Mg-Al Alloys by the Ca addition外文期刊1995(02)19.王渠东;曾小勤;吕宜振 高温铸造镁合金的研究与应用期刊论文-材料导报 2000(03)中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院材料科学与工程专业科研训练报告520.Mabuchi M;Kubota K;Higashi K Elevated
13、Temperature Mechanical Properties of Megnesium Alloys Containing Mg2Si 1996(01)21.吉泽升;李德锋;孙荣滨 镁合金压铸技术的发展现状期刊论文-轻合金加工技术 2001(12)引证文献(39 条)1.丁雨田.方元.于善坤.胡勇.刘广柱 富铈混合稀土对 Mg-4.2Y-2.7Nd-0.5Zr 合金组织及力学性能的影响期刊论文-中国铸造装备与技术 2010(2)2.张丁非.李鹏程.汤安.齐福刚 Si 对镁合金组织和性能影响的研究现状期刊论文-热加工工艺 2010(18)3.杨友.张立鹏.王学慧 Si、Ca 和 Ce 混合
14、添加对压铸镁合金疲劳性能的影响期刊论文-特种铸造及有色合金 2009(10)4.李庆波.周海涛.赵仲恺.钟建伟.王经涛 Mg-Y-Zn-Zr 合金的显微组织和力学性能期刊论文-中南大学学报（自然科学版 2009(3)5.李克杰.李全安.谢建昌.李建弘.侯麦珍 稀土在耐热镁合金中的研究应用期刊论文-稀土 2009(3)6.冀国栋.巫瑞智.牛中毅.景晓燕.安江敏 Nd 含量对 Mg-11Li-1Al 合金组织的影响期刊论文-特种铸造及有色合金 2009(5)7.张清.李全安.井晓天.张兴渊 Sb 合金化在耐热镁合金中的应用期刊论文-材料工程 2009(12)8.章晓萍.陈云贵.肖素芬.唐永柏.牛高
15、.魏尚海.赵源华 铸态 Mg-xSn-2La 合金的组织与性能期刊论文-特种铸造及有色合金 2009(3)9.李忠盛.潘复生.吴护林.张静 金属型铸造 Mg-10Zn-2Al 合金的凝固行为及铸态组织期刊论文-特种铸造及有色合金 2009(3)10.肖代红.杨太华.黄伯云 铸态 Mg-11Al-1.2Zn-(-0.3Sc)合金的显微组织与力学性能期刊论文-特种铸造及有色合金 2008(5)11.张春香.王利国.吴立鸿.陈培磊.陈海军.关绍康 主要耐热镁合金系的研究进展期刊论文-材料科学与工程学报 2008(4)12.亢春生.王武孝.袁森.金志新.董志乔 镁合金及镁基复合材料的高温蠕变研究进展期
16、刊论文-铸造技术 2008(2)13.谢建昌.李全安.李建弘.张兴渊 耐热镁合金及其开发思路期刊论文-铸造 2008(1)14.牛高.陈云贵.唐永柏.肖素芬.章晓萍.魏尚海.赵源华 Mg-5Sn-xGd 合金的铸态显微组织期刊论文-特种铸造及有色合金 2008(2)15.ZHANG Jin-shan.DU Hong-wei.LU Bin-feng.ZHANG Yan.LIANG Wei.XU Chun-xiang.LU Feng-lei Effect of Ca oncrystallization of Mg-based master alloy containing spherical quasicrystal期刊论文-中国有色金属学会会刊（英文版） 2007(2)中国矿业大学（北京）机电与信息工
