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Mg-Sn合金组织与力学性能

作　者: 刘彬
导　师: 邱克强；孙晶
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金 相组成 固溶时效 抗拉强度
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X-射线衍射仪(XRD)分析了Mg-Sn-Zn-Ca及Mg-Sn-Al-Zn-Ca铸造镁合金的微观组织形貌和相组成,利用万能试验机测定了合金的力学性能,并采用扫描电镜(SEM)分析合金的断口形貌,主要结论如下:铸态Mg-5Sn-5Zn-xCa(x=0, 0.5, 1, 2)合金由α-Mg相、Mg2Sn相、α-Mg+MgZn共晶相组成,在加入Ca后,开始形成CaMgSn相;在Ca含量达到2wt%时,开始形成α-Mg+MgZn+Mg2Ca三元共晶相。合金的光学组织表现为枝晶,加入Ca后,枝晶间距显著细化。经过固溶时效后,合金中的Mg2Sn相和CaMgSn相没有变化,α-Mg+MgZn相以团状或颗粒状的形式析出;四种合金的布氏硬度随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势。铸态Mg-5Sn-5Zn合金在加入Ca后,力学性能显著升高;随着Ca含量的增加力学性能下降,其中粗大的CaMgSn相是导致抗拉强度下降的主要原因。铸态Mg-5Sn-5Zn-0.5Ca合金的抗拉强度可达184.72MPa,延伸率为3.29%,经过400℃固溶,时效6h、12h、24h、48h后的抗拉强度和延伸率分别为196MPa、225MPa、255MPa、212MPa和5.59%、6.07%、2.23%、3.98%。铸态Mg-5Sn-xAl-1Zn-yCa (x=3、6,y=1、2)合金中除Mg-5Sn-3Al-1Zn-2Ca合金外由α-Mg相、CaMgSn相、Mg32(Al, Zn)49相组成,在含Ca为1%的两个合金中有Mg2Sn相生成;Mg-5Sn-3Al-1Zn-2Ca合金中Mg32(Al, Zn)49相被(Mg, Al)2Ca相代替。四个合金中含Ca量为1wt%的合金的力学性能要优于含Ca量为2wt%的合金,其中Mg-5Sn-6Al-1Zn-1Ca合金的抗拉强度最高,可达149.35MPa。经过固溶处理后,含Mg32(Al, Zn)49相的三种合金在相界析出第二相,四种合金的布氏硬度随时效时间的延长呈先增加后减小的趋势。Mg-5Sn-6Al-1Zn-1Ca合金随时效时间的延长在相界析出的第二相增加,在48h时发生粗化,经过380℃固溶,时效6h、12h、24h、48h后的抗拉强度和延伸率分别为169MPa、189MPa、231MPa、191MPa和1.54%、1.06%、2.54%、2.72%。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 几种典型镁合金  11-14
    1.1.1 Mg-Al 系镁合金  11-12
    1.1.2 Mg-Zn 系镁合金  12-13
    1.1.3 Mg-Sn 系镁合金  13
    1.1.4 Mg-RE 系镁合金  13-14
  1.2 镁锡合金的性质  14-16
    1.2.1 镁锡合金的组织  14-15
    1.2.2 镁锡合金的力学性能  15-16
  1.3 镁的合金化  16-18
    1.3.1 合金元素的作用  16-17
    1.3.2 镁锡合金的强化机理  17-18
  1.4 铸造镁合金的成型方法  18-22
    1.4.1 镁合金的压铸成型  18-19
    1.4.2 镁合金的挤压铸造成型  19-20
    1.4.3 镁合金消失模铸造成型  20-21
    1.4.4 镁合金半固态铸造成型  21-22
  1.5 镁合金的应用和发展前景  22-24
    1.5.1 镁合金在航空航天上的应用  22
    1.5.2 镁合金在汽车工业的应用  22-23
    1.5.3 镁合金在电子器材中的应用  23-24
    1.5.4 镁合金的发展前景  24
  1.6 课题的研究意义及内容  24-26
    1.6.1 课题的研究意义  24-25
    1.6.2 课题的研究内容  25-26
第二章 实验材料和方法  26-31
  2.1 实验设备  26
  2.2 实验材料  26
  2.3 实验方法  26-28
    2.3.1 母合金的熔炼  26-27
    2.3.2 普通铸态条件下Mg 合金锭的制备  27
    2.3.3 合金的热处理  27-28
  2.4 分析方法  28-31
    2.4.1 组织分析  28-30
    2.4.2 力学性能分析  30-31
第三章 Mg-Sn-Zn-Ca的组织与性能  31-44
  3.1 铸态Mg-Sn-Zn-Ca 合金的组织与性能  31-36
    3.1.1 铸态Mg-Sn-Zn-Ca 合金的显微组织及分析  31-35
    3.1.2 铸态Mg-Sn-Zn-Ca 合金的力学性能及分析  35-36
  3.2 Mg-Sn-Zn-Ca 合金热处理后的组织与性能  36-44
    3.2.1 热处理后Mg-Sn-Zn-Ca 合金的组织及分析  37-40
    3.2.2 不同时效时间Mg-5Sn-5Zn-0.5Ca 合金的组织对比  40-41
    3.2.3 热处理后Mg-Sn-Zn-Ca 合金的硬度变化  41-42
    3.2.4 时效后Mg-5Sn-5Zn-0.5Ca 合金的力学性能变化  42-44
第四章 Mg-Sn-Al-Zn-Ca的组织与性能  44-57
  4.1 铸态Mg-Sn-Al-Zn-Ca 合金的组织与性能  44-49
    4.1.1 铸态Mg-Sn-Al-Zn-Ca 合金的显微组织及分析  44-48
    4.1.2 铸态Mg-Sn-Al-Zn-Ca 合金的力学性能分析  48-49
  4.2 热处理后Mg-Sn-Al-Zn-Ca 合金的组织与性能  49-57
    4.2.1 热处理后Mg-Sn-Al-Zn-Ca 合金的显微组织及分析  49-53
    4.2.2 不同时效时间Mg-5Sn-6Al-1Zn-1Ca 合金的组织对比  53
    4.2.3 热处理后Mg-5Sn-6Al-1Zn-1Ca 合金的硬度对比  53-55
    4.2.4 时效后Mg-5Sn-6Al-1Zn-1Ca 合金的力学性能变化  55-57
第五章 结论  57-58
参考文献  58-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

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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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