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Cr和Sr对ZA102镁合金时效析出过程的影响

作　者: 孙旭光
导　师: 董允
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: Mg-Zn-Al合金 Cr Sr 时效处理微观组织动力学
分类号: TG113
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用扫描电镜、高分辨透射电子显微镜分析合金元素Cr、Sr对ZA102镁合金组织形貌的影响,利用X射线衍射仪对试验合金相结构进行分析,利用差热分析仪分析Cr对析出相析出动力学的影响。研究结果表明:Cr显著细化试验合金的铸态组织,使原来呈网状或汉字状沿晶分布的β-Mg₁₇Al₁₂基本上被打破,呈断续状且均匀分布,并且出现新相CrSb2。随着Cr元素加入量的增加,合金的显微硬度增加,最高值可达99.7HV0.2,较未添加Cr元素的合金高21%。合金的时效硬化速度较快,经8h合金的硬度可达最大硬度水平的95%,在时效峰值时为131.8HV0.2,比未添加Cr的高23%,时效后期,硬化下降的较慢。添加Cr的合金时效初期元素偏聚由团絮状转变呈蠕虫状聚集分布,随着时效时间的延长,析出相的稳定性好,长大速度较为缓慢。时效峰值的组织细小且均匀,部分的沉淀相与{0001}面平行,更多的沉淀相与镁基体{0001}（滑移面）面相交,这种形式的沉淀相与位错相互作用对强度的贡献更大。DSC分析可知:添加Cr元素使合金的激活能降低到6.637K/mol,提高合金时效硬化速度。添加Sr元素的合金晶粒得到明显细化,β-Mg₁₇Al₁₂网状组织被打破,呈颗粒状分布,Mg32（Al,Zn）49相、少量Mg17Sr2相及Al4Sr相也均匀分布在晶界附近。随着Sr元素加入量的增加,ZA102合金的显微硬度增加,硬度值达87.8HV0.2。但是添加Sr元素使合金析出相聚集长大快,析出相呈（短）杆状及针状（Al4Sr）,Al4Sr相割裂基体,使得合金硬度显著下降,此合金的热处理没有太大的意义。总的来说,虽然Sr元素能很好的细化合金,但时效过程中,析出相聚集长大,不能很好的强化合金,而Cr元素不仅改善合金的铸态组织,还促进时效硬化,组织细小且均匀,所以,添加Cr元素的效果较好。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 引言  9
  1.2 镁的发展史  9-10
  1.3 镁合金的基本知识  10-16
    1.3.1 镁的合金化  10-11
    1.3.2 镁合金的分类  11
    1.3.3 镁合金的强化途径及原理  11-16
  1.4 镁合金的时效强化  16-20
    1.4.1 镁合金的时效序列  16-18
    1.4.2 镁合金的时效强化的发展现状  18-20
  1.5 课题研究背景及研究内容  20-21
第二章试验材料与实验方法  21-27
  2.1 合金元素的设定  21
  2.2 合金的设计  21-23
  2.3 合金的制备及热处理工艺设计  23-26
    2.3.1 合金的制备  23-24
    2.3.2 热处理工艺的制定  24-26
  2.4 显微组织观察及性能测试  26-27
    2.4.1 显微组织观察  26
    2.4.2 硬度测量  26-27
第三章 Cr和Sr对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb合金铸态组织及显微硬度的影响  27-35
  3.1 Cr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金铸态组织及显微硬度的影响  27-31
    3.1.1 Cr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金铸态组织的影响  27-30
    3.1.2 Cr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金显微硬度的影响  30-31
  3.2 Sr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金铸态组织及显微硬度  31-34
    3.2.1 Sr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金铸态组织的影响  31-33
    3.2.2 Sr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 合金显微硬度的影响  33-34
  3.3 本章结论  34-35
第四章热处理对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x% Cr试验合金显微组织及硬度的影响  35-52
  4.1 固溶对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x%Cr 合金显微组织的影响  35-36
  4.2 时效对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x%Cr 合金显微组织及硬度的影响  36-51
    4.2.1 时效温度对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+0.296Cr 合金显微硬度的影响.  36-37
    4.2.2 时效时间对 ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+0.296Cr 合金显微组织及硬度硬度的影响  37-51
  4.3 结论  51-52
第五章时效处理对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x% Sr合金显微组织及硬度的影响  52-56
  5.1 时效处理对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x%Sr 合金显微组织  52-54
  5.2 时效处理对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb+x%Sr 合金显微硬度的影响  54-55
  5.3 结论  55-56
第六章 Cr对 ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb镁合金时效析出动力学的影响.  56-65
  6.1 Cr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 镁合金时效析出动力学模型的建立  56-60
  6.2 Cr 对ZA102+1﹪Cu+1﹪Ce+0.5﹪Sb 镁合金时效析出动力学计算  60-64
  6.3 结论  64-65
第七章结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间所取得的科技成果  71

Cr和Sr对ZA102镁合金时效析出过程的影响

内容摘要

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