铸造稀土镁合金的强化机制

2019-06-27

作为盒属结构材料,虽然镁合金有着广泛的应用前景,但总的来说由于其力学性能均不如铝合金,因此要满足镁合金在高技术领域的应用,扩大其应用范围,就必须对镁合金进行强化。从现有理论上来看,主要有两个途径来提高金属强度:首先是完全消除其内部缺陷,使其强度接近于理论强度。但这样获得的高强度并不稳定,如果位错一旦产生就会导致其强度大大降低。虽然目前能够制出无位错的高强度的金属晶须,但实际应用并不广泛。另一种强化金属的途径就是在余属中引入大量缺陷以阻碍位错的运动,在生产实践中这些强化手段己经广泛应用于多种会属的强化处理。
固溶强化
固溶强化是利用点缺陷对会属基体进行的强化。具体的方式是合会化元素(溶质)溶入基体金属(溶剂)中,使溶质原子在溶剂品格点阵中取代溶剂原子,通过原子错排造成晶格畸变,增大位错运动的阻力,使合会固溶体的强度与硬度增加。固溶强化根据溶质原子占据的位置不同可分为间隙式和置换式两种方式。间隙式固溶强化是指碳、氮等小溶质原子嵌入金属基体的品格间隙中,使晶格产生不对称畸变造成强化效应。间隙原子在基体中与刃型位错和螺型位错产生弹性交互作用对位错形成钉扎效应,使得金属强度进一步增强。置换式固溶强化则是溶质原子在溶剂品格点阵处取代溶剂原子,造成基体品格的畸变,由于晶格畸变大都是球面对称的,因而强化效见要比间隙式固溶强化小,但高温下置换式固溶强化的效果强于间隙式固溶体。
细晶强化
细晶强化对提高镁合金强度、改善其塑性与韧性具有重要的意义。晶界能够钉扎位错的滑移与运动,在晶界处产生的应力集中可以激活更多的合金滑移系,从而使合金的整体塑性变形协调能力得到增强,随之提高合金的强度和韧性。合金的屈服强度与晶粒尺寸大小的平方根成反比。由于纯镁是密排六方结构,晶体对称性很低,其滑移系较少,因此它的K值要远大于体心立方和面心立方金属,所以晶粒细化后,镁合金的力学性能会明显地提高。加入稀土后,合金的细晶强化效果更为显著。

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