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Mg-Zn合金的显微组织与力学性能

作　者: 张伟刚
导　师: 邱克强；尤俊华
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 显微组织 力学性能 热处理 硬度
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


Mg-Zn-Al系合金由于成本低,性能优良等特点,因此在汽车、航空航天领域有广泛的应用。本文以ZA62合金为基础设计了Mg-Zn-Al-xCa(ZAC)和Mg-Zn-Al-2Ca-xSr(ZACJ)两组合金,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分别对铸态和T6处理态合金的显微组织形貌、成分和相组成进行分析,利用材料力学试验机和硬度计测试合金的力学性能,并采用SEM分析合金的断口形貌,获得以下主要研究结论:ZA62铸态合金主要以MgZn相和τ-Mg32(Zn,Al)49相为主,添加合金元素Ca会形成在基体α-Mg周围连续分布的MgZnCa和Al2Ca等第二相。并且Ca含量的增加能明显细化α-Mg初生相。铸态ZACJ合金组织由α-Mg、MgZn2、Mg2Ca、Mg2Sr、Al4Sr、Mg17Sr2、Al2Sr等合金相组成,没有形成对耐热性能不利的β-Mg17Al12相。当ZACJ合金中Sr含量为0.5%时,含Sr化合物仅有Al4Sr相,而当Sr含量≥1%时,含Sr化合物Mg17Sr2和Mg2Sr也会同时出现并且Mg17Sr2相的尺寸随Sr含量增加而变粗大。当Sr含量为2%时,枝晶间距最小;当Sr含量为3%时,初生α-Mg相具有非枝晶组织特征。ZAC铸态合金中,ZAC622合金具有较佳的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为141MPa、83MPa和2.25%。断口分析表明,铸态合金呈韧脆混合断裂特征,随Ca含量增加,脆性断裂倾向增加。而ZAC合金经过T6处理后,ZAC621合金具有较佳的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为148MPa、122MPa和2.2%,合金断口的韧性断裂特征较为明显。ZAC与ZACJ合金经过固溶时效处理后都是在时效5h时具有最大的时效硬度。其中ZAC合金的时效硬度随Ca含量的增加而增加,ZAC623合金的最高合金硬度可达73HV。而ZACJ合金在时效20小时后合金的硬度会随Sr含量的增加而增加。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 镁合金的强化途径  11-14
    1.1.1 固溶强化  11-12
    1.1.2 沉淀强化  12
    1.1.3 弥散强化  12-13
    1.1.4 细晶强化  13
    1.1.5 形变强化  13
    1.1.6 复合强化  13-14
  1.2 镁合金的分类  14-17
    1.2.1 Mg-Al 系合金  14-15
    1.2.2 Mg-RE 系合金  15-16
    1.2.3 Mg-Zn 系合金  16
    1.2.4 Mg-Li 系合金  16-17
    1.2.5 Mg-Mn 系合金  17
  1.3 合金元素在镁合金中的应用  17-19
    1.3.1 Al 元素在镁合金中的应用  17
    1.3.2 Zn 在镁合金中的应用  17-18
    1.3.3 Mn 在镁合金中的应用  18
    1.3.4 碱土金属在镁合金中的应用  18
    1.3.5 稀土元素在镁合金中的应用  18-19
  1.4 高强度耐热镁合金的制备方法  19
    1.4.1 氢化-脱氢固相反应  19
    1.4.2 快速凝固和喷射沉积  19
    1.4.3 固溶-时效  19
    1.4.4 静态挤压  19
  1.5 高强度耐热镁合金的发展及研究  19-21
    1.5.1 Mg-Zn 耐热镁合金的发展与研究状况  20
    1.5.2 Mg-Al 系耐热镁合金的发展与研究状况  20-21
  1.6 镁合金的应用  21-22
    1.6.1 镁合金在航空航天领域的应用  21
    1.6.2 镁合金在汽车领域的应用  21-22
    1.6.3 镁合金在3C 领域的应用  22
  1.7 课题的提出及意义  22-23
第二章 实验过程与研究方法  23-27
  2.1 合金成分的设计  23
  2.2 合金制备  23-24
    2.2.1 材料制备  23-24
    2.2.2 合金大锭的熔炼及熔炼工艺  24
  2.3 热处理工艺  24-25
  2.4 力学性能测试  25
    2.4.1 硬度测试  25
    2.4.2 拉伸性能测试  25
  2.5 微观分析  25-27
    2.5.1 金相分析  25-26
    2.5.2 合金相组成成分分析  26-27
第三章 Ca对Mg-6Zn-2Al合金组织与力学性能的影响  27-40
  3.1 不同Ca 含量对Mg-6Zn-2Al 合金组织的影响  27-36
    3.1.1 Mg-6Zn-2Al-xCa 合金的XRD 分析  27-29
    3.2.2 Mg-6Zn-2Al-xCa 合金的显微组织  29-36
  3.2 不同Ca 含量对Mg-6Zn-2Al 合金力学性能分析  36-39
    3.2.1 铸态Mg-6Zn-2Al-xCa 合金固溶时效硬度曲线  36
    3.2.2 铸态Mg-6Zn-2Al-xCa 合金的拉伸性能分析  36-37
    3.2.3 断口分析  37-39
  3.3 小结  39-40
第四章 Sr、Ca对ZA62合金组织与力学性能的影响  40-47
  4.1 铸态Mg-6Zn-2Al-2Ca-xSr 合金的XRD 分析  40-41
  4.2 Sr 对Mg-6Zn-2Al-2Ca 合金显微组织的影响  41-45
  4.3 力学性能  45-46
    4.3.1 Sr 对Mg-6Zn-2Al-2Ca 合金时效硬度的影响  45-46
  4.4 小结  46-47
第五章 结论  47-48
参考文献  48-51
在学研究成果  51-52
致谢  52

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 镁
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