Mg-5Al-xSn-5Ca合金组织与蠕变性能的研究

发布时间：2017-03-22 07:02

  本文关键词：Mg-5Al-xSn-5Ca合金组织与蠕变性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于镁合金具有密度小,阻尼性和比强度高等优点,同时还具备良好的铸造和加工性能,以及电磁屏蔽性能,因此研究镁合金在航空以及汽车工业上具有广泛的应用前景。本文在研究Mg-5Al-xSn-5Ca(wt.%)合金组织形貌和Mg-5Al-2Sn-5Ca合金组织稳定性的基础上,重点研究了Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金的组织与性能,包括等温处理条件下组织的演变规律、高温拉伸性能和蠕变性能,得到以下主要结论:(1)Mg-5Al-x Sn-5Ca合金硬骨架相主要由Mg2(Al,Ca)、Al2Ca和CaMgSn等组成,其中在Sn含量为1%时可以观察到粗大的CaMgSn相。铸态合金硬度随Sn含量的增加而增加。(2)在等温条件下,Mg-5Al-2Sn-5Ca和Mg-5Al-1.5Sn-5Ca两种合金的组织演变规律类似,基体中分布的硬骨架相均具有很高的热稳定性,在温度低于350℃时,骨架相没有发生明显改变。在等温处理条件为450℃/48h时,在合金基体中硬骨架相变为链状结构。在样品经过600℃/24h等温处理后也没有发生明显的形状改变。(3)铸态Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金在拉伸条件下,在室温时的断裂强度为145.2MPa,延伸率为5.2%;在175℃时断裂强度为117.3MPa,延伸率为5.8%;在200℃时断裂强度为93.7MPa,延伸率为5.9%。(4)铸态Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金在200℃条件下,蠕变应力分别为50 MPa、60 MPa和75 MPa时,其蠕变寿命分别为191h、97h、9h,稳态蠕变速率为3.5×10-8s-1、3.9×10-7s-1、和2×10-6s-1;铸态Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金在175℃条件下,蠕变应力分别为75MPa、85MPa、90MPa时,蠕变寿命分别为109h、81h和62h,稳态蠕变速率分别为1.20×10-7s-1、1.55×10-7s-1、1.21×10-6s-1。(5)Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金经过450℃/48h固溶+时效200℃/72h之后,在200℃条件下,蠕变应力分别为50MPa、60MPa和75MPa时,蠕变寿命分别为270h、110h和45h;稳态蠕变速率分别为1.67×10-8s-1、1.11×10-7s-1和2×10-7s-1。(6)Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金的蠕变机制为骨架相控制的晶界滑移。
【关键词】：镁合金 组织 蠕变应力 蠕变量 稳态蠕变速率
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 耐热镁合金的分类9-14
• 1.1.1 Mg-RE系列耐热镁合金10-11
• 1.1.2 Mg-Al系列耐热镁合金11-12
• 1.1.3 Mg-Zn系耐热镁合金12-14
• 1.2 镁合金的强化机理14-16
• 1.2.1 沉淀强化14
• 1.2.2 固溶强化14-15
• 1.2.3 弥散强化15
• 1.2.4 晶界强化15
• 1.2.5 细晶强化15-16
• 1.3 主要元素对镁合金的作用16-17
• 1.4 耐热镁合金的蠕变研究17-19
• 1.5 本工作的目的、意义、内容19-20
• 第2章 实验方法与内容20-23
• 2.1 实验材料及设备20
• 2.2 实验方法20-23
• 2.2.1 镁合金的熔炼20
• 2.2.2 显微组织及断口形貌观察20
• 2.2.3 热处理工艺20-21
• 2.2.4 XRD衍射分析21
• 2.2.5 拉伸试验21
• 2.2.6 硬度试验21
• 2.2.7 DSC分析21
• 2.2.8 蠕变实验21-23
• 第3章 Mg-5Al-xSn-5Ca合金铸态组织及ATX525热稳定性的研究23-32
• 3.1 引言23-24
• 3.2 硬质骨架相耐热镁合金的成分设计24-26
• 3.2.1 Mg-5Al-x Sn-5Ca(x=0.5,1,1.5,2)铸态合金相组成24
• 3.2.2 Mg-5Al-x Sn-5Ca(x=0.5,1,1.5,2)铸态合金微观组织的变化24-26
• 3.3 Mg-5Al-2Sn-5Ca铸造合金硬质骨架相的热稳定性26-30
• 3.4 小结30-32
• 第4章 热处理对Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金组织与性能的影响32-43
• 4.1 等温固溶处理对Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金组织的影响32-37
• 4.2 等温处理对Mg-5Al-1.5Sn-5Ca力学性能的影响37-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金蠕变性能的研究43-57
• 5.1 引言43
• 5.2 铸态Mg-5Al-1.5Sn-5Ca合金蠕变性能的研究43-54
• 5.2.1 200℃条件下不同应力状态的蠕变曲线43-44
• 5.2.2 200℃条件下不同应力下的蠕变断裂形貌44-47
• 5.2.3 175℃条件下不同应力状态的蠕变曲线47-48
• 5.2.4 175℃条件下不同应力蠕变的断裂形貌48-50
• 5.2.5 热处理条件下不同应力状态的蠕变曲线50-51
• 5.2.6 热处理态合金在 200℃不同应力下蠕变断裂形貌51-54
• 5.3 蠕变机制分析54-56
• 5.3.1 蠕变激活能54
• 5.3.2 应力指数54-56
• 5.4 小结56-57
• 第6章 结论57-58
• 参考文献58-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

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