高性能Mg-Zn-Sn-Mn挤压镁合金组织与力学性能研究

发布时间：2018-04-11 12:42

  本文选题：挤压镁合金 + Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn　； 参考：《山东建筑大学》2016年硕士论文

【摘要】：Sn作为一种主合金化或微合金化元素对镁合金组织及性能有明显的改善,是一种极具潜力替代RE的元素。目前,国内外研究的高性能含Sn镁合金,Sn含量较高,导致成本仍然较高。基于低成本和商业化应用考虑,在前期工作基础上,本论文设计了Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn (ZTM630)合金。通过研究Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn合金铸态、均匀化态、挤压态、时效挤压态的显微组织及拉伸性能,确定了合金的挤压工艺与热处理工艺,为获得新型高性能变形镁合金提供了实验数据和理论分析。论文考察了半连续铸造ZTM630镁合金的凝固组织及拉伸性能。ZTM630镁合金的凝固组织由α-Mg基体、MgZn2二元共晶相、Mg2Sn离异共晶相及Mg2Sn二次析出相组成；Mg2Sn离异共晶相主要分布在晶界处,并且与网格状(Mg+MgZn2)共晶相连接生长；二次析出Mg2Sn相一部分单独析出,一部分依附于MgZn2相或Mg2Sn离异共晶相分布。半连铸ZTM630镁合金室温下抗拉强度、屈服强度、延伸率分别约为212.3MPa、117.0MPa、11.1%。对ZTM630镁合金进行了不同工艺条件的均匀化处理,优化了合金均匀化处理工艺。均匀化处理后,合金元素偏析消除,铸态ZTM630镁合金凝固组织中的MgZn2相和大部分的Mg2Sn相溶于α-Mg基体中,只存有少量不规则的Mg2Sn相存留,与铸态拉伸性能相比,其抗拉强度、延伸率分别提高了15.8%、16.2%,达到了245.8MPa、12.9%,屈服强度下降至106.1MPa。考察分析了挤压温度对ZTM630镁合金挤压棒材组织及拉伸性能的影响规律与机理。挤压温度对晶粒尺寸有明显影响,随着挤压温度的提高,合金晶粒尺寸增加,在300℃、350℃、400℃挤压温度下的晶粒尺寸分别约为11.2μm、16.8μm、24.7μm;同时随着挤压温度的提高,挤压组织中晶粒大小均匀性显著提高。晶粒尺寸的增加,导致合金抗拉强度与屈服强度的降低,抗拉强度与屈服强度由T=300℃的329MPa与243.6MPa下降到T=400℃的302.5MPa与243.1MPa。而组织均匀性提高了合金在拉伸过程中的组织演变协调性,致使合金延伸率提高,在T=300℃、T=350℃、T=400℃的延伸率分别约为14.2%、14.5%、15.1%。对镁合金不同挤压温度下的挤压棒材进行了时效处理工艺优化,研究了时效处理对ZTM630镁合金挤压棒材组织及拉伸性能的影响规律和时效强化机理。合金时效过程均呈现典型的时效硬化曲线特征：随着时效时间的增加合金先后处于欠时效、峰时效与过时效状态；时效温度的提高,可以缩短合金达到峰时效状态的时间,但是峰值降低。300℃经过175℃×16h时效后,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到了334.6MPa、287.4MPa、13.7%；350℃经过175℃×32h时效后,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到了367.9MPa、309.2MPa.10.7%;400℃经过150℃×64h时效后,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到了412.4MPa、383.2MPa、8.4%。时效过程中由于大量第二相纳米颗粒的析出,第二相强化的作用,导致屈服强度、抗拉强度提高。研究了不同挤压比对400℃挤压ZTM630镁合金棒材、板材的组织和拉伸性能影响。随着挤压比增大,晶粒尺寸减小,抗拉强度、屈服强度增大。挤压态棒材晶粒尺寸由λ=8时的31.7μm逐渐减小到λ=108时的13.5μm;抗拉强度、屈服强度分别由λ=8时的299.8MPa、195.2MPa增加到λ=108时的322.2MPa、235.9MPa。挤压态板材晶粒尺寸由λ=8时的38.7μm逐渐减小到λ=102时的12.1μm；抗拉强度、屈服强度由λ=8时的260.5MPa、175.6MPa增加到λ=102时的315.6MPa、221.3MPa。考察研究了时效处理后不同挤压比棒材、板材组织及拉伸性能。时效处理后,合金组织中出现大量弥散分布的纳米颗粒相,抗拉强度、屈服强度有所提高,延伸率降低。时效处理后挤压态棒材在挤压比61时,综合力学性能优异,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到412.4MPa和383.2MPa、8.5%。时效挤压态板材,在保证表面质量前提下,挤压比12时,有最优的综合力学性能且挤压难度比较低,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为373.4MPa、332.9MPa、4%。
[Abstract]:The microstructure and tensile properties of Mg - 6Zn - 3Sn - 0.5Mn ( ZTM630 ) alloy were determined by studying the microstructure and tensile properties of Mg - 6Zn - 3Sn - 0.5Mn ( ZTM630 ) alloy .
The Mg2Sn eutectic phase is mainly distributed at the grain boundary , and is connected with the grid - like ( Mg + MgZn2 ) eutectic ;
The effects of extrusion temperature on the microstructure and tensile properties of ZTM630 magnesium alloy were investigated .
The tensile strength , yield strength and elongation of the alloy reached 334.6 MPa , 287.4 MPa and 13.7 % respectively after aging at 300 鈩，

本文编号：1736092