1、鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、良好的鑄造性能、電磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列獨特的優(yōu)點，被譽為“21世紀最具發(fā)展?jié)摿颓巴镜牟牧稀?。其結(jié)構(gòu)件在汽車、飛機、計算機、通訊等領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。AZ91鎂合金兼有良好的鑄造工藝性能、室溫力學(xué)性能和成本低等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的壓鑄鎂合金。但是，由于在凝固過程中，粗大的p相以離異共晶的形式沿晶界析出，合金的塑性較差，并且由于該合金的結(jié)晶溫度間隔較寬，凝固收縮大，熱裂傾向嚴重，

2、致使合金鑄造工藝復(fù)雜，嚴重阻礙了AZ91的應(yīng)用和發(fā)展。因此，在AZ91鎂合金的基礎(chǔ)上開發(fā)出具有較高抗拉強度、高韌性并且能滿足成形性能要求的新型鎂合金顯得尤為重要。 實踐證明，細小的等軸晶可以改善鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能。本課題通過向熔體中加入Sr、B對AZ91D合金進行細化，提高其強韌性。利用光學(xué)顯微鏡(OM)，X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(13SC)、帶能譜分析(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)等分析手段，通過對

3、合金拉伸性能、疲勞性能、流動性、自腐蝕電位的測試與分析，較系統(tǒng)地研究了Sr、B對AZ91D鎂合金組織和性能的影響及其作用機理，從而為研制新型高性能鎂合金提供理論依據(jù)。 研究結(jié)果表明，AZ91D合金中晶粒大小約為250gm，添加0.8﹪Sr后，晶粒大小約為120μm，細化了60﹪。加入0.03B后，AZ91D-0.5Sr合金的晶粒尺寸由原來的125gm降低到添加后的80μm，細化了36﹪。鑄態(tài)．AZ91D、AZ91D-0.2Sr、

4、AZ91D-0.5Sr合金均由α-Mg和β-Mg<,17>Al<,12>相組成。當(dāng)Sr的添加量達到0.8﹪，合金中出現(xiàn)新相Al<,4>Sr。在AZ91D-0.5Sr合金的基礎(chǔ)上添加B后，合金中同樣出現(xiàn)新相Al<,4>Sr。由于Sr與Al的結(jié)合，導(dǎo)致Al<,4>Sr周圍Al含量相對減少，晶界上共晶β-Mg<,17>Al<,12>相數(shù)量減少，從而由連續(xù)與半連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)閿嗬m(xù)、彌散分布的帶狀結(jié)構(gòu)。 AZ91D合金的抗拉強度和伸長

5、率分別為129MPa和1.1﹪。添加0.8﹪Sr以后，抗拉強度達160MPa，較AZ91D合金提高了23.6﹪：伸長率為1.3﹪，提高了12﹪。在AZ91D-0.5Sr合金的基礎(chǔ)上添加0.09﹪B，合金的抗拉強度和伸長率分別為151MPa和1.6﹪，抗拉強度較AZ91D-0.5Sr合金提高了10.2﹪。鑄態(tài)下AZ91D合金的斷裂方式是典型的脆性斷裂。合金經(jīng)Sr、B變質(zhì)處理后，斷口呈現(xiàn)一定的韌窩和撕裂棱，合金的韌性變好。 Sr的加入，對合

6、金的固相線影響不大，但能明顯降低合金的液相線。液相線從AZ91D合金的596℃下降到添加0．5﹪Sr后的566℃，結(jié)晶溫度間隔減小了32℃。添加量分別為0．2﹪、0．5﹪時，Sr對AZ91D合金凝固過程的影響主要表現(xiàn)為降低了合金的液相線并且在合金凝固前期，富集在固/液界面前沿，從而抑制晶粒的快速長大。當(dāng)合金中Sr的加入量達到0．8﹪時，富集在固/液生長界面的Sr與Al結(jié)合生成高熔點的Al<,4>Sr相，Al<,4>Sr相分布在α-Mg相

7、前沿，形成溶質(zhì)過冷層，從而降低了α-Mg晶粒的生長速率，細化了組織。 Sr、B元素的加入能改善合金的流動性，提高其鑄造性能。AZ91D合金流動性澆注試樣的長度為330mm，加入0．5﹪Sr后，流動性澆注試樣的長度為380mm，提高了21﹪。AZ91D-0．5Sr-0．09B合金的流動性試樣長度為580mm，比AZ91D合金提高了76﹪。說明加入Sr、B都提高了合金的流動性，能夠改善其充型能力。 加入Sr和B后，合金的自腐

8、蝕電位得到一定程度的提高。AZ91D-0．5Sr-0．09B合金的自腐蝕電位約為-1．55V，比AZ91D合金的自腐蝕電位提高了約0．04V，腐蝕穩(wěn)定性得到改善。 高周疲勞試驗中，合金的疲勞源起源于合金熔煉過程中產(chǎn)生的鑄造缺陷。添加0．5﹪Sr后試樣斷口上可以看到規(guī)則的海灘波紋狀輝紋。AZ91D合金的疲勞斷裂區(qū)顯示準(zhǔn)解理特征。添加Sr后在合金試樣斷口的疲勞斷裂區(qū)，韌窩特征明顯，撕裂棱也比AZ91D合金明顯增多。這些韌窩和撕裂棱的

9、存在能夠減小疲勞裂紋擴展的速率，增加疲勞壽命，從而改善疲勞性能。 Sr對AZ91D合金的細化機理為：由于Sr在鎂合金中是表面活性元素，在凝固過程，Sr富集于固/液界面前沿，降低了合金中的結(jié)晶潛熱，從而增大了實際過冷度，提高形核率，阻礙了晶粒的生長。 在AZ91D合金中聯(lián)合添加Sr和B的復(fù)合細化機理為：加入微量B后，B與熔體中的SrO和MgO發(fā)生反應(yīng)。使原來被包裹住的Mg和Sr得以釋放，從而有更多的Sr在熔體中發(fā)揮細化作用