镁、铜对挤压高铝锌合金组织与性能的影响

发布时间：2017-04-09 02:18

  本文关键词：镁、铜对挤压高铝锌合金组织与性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高铝锌合金(25～50% Al)具有强度高、耐磨性好、密度小,以及原材料成本低、资源丰富,熔化能耗少等优点,其研究和应用备受关注。但是,由于目前主要采用铸造方法生产,合金的塑韧性较差(伸长率1-3%),应用范围受到限制。在高铝锌合金研究和应用方面,国内外一直着重于铸造领域,对变形高铝锌合金的研究和应用还很少,缺乏成分优化、组织与性能表征等相关基础研究工作。本文以Zn-26.7%Al-2.5-4.5%Cu-0～0.05% Mg高铝锌合金为研究对象,研究了Mg、Cu元素及含量在热挤压变形条件下对挤压合金的组织和力学性能的影响,揭示了Mg、Cu元素及含量的影响规律,为开发变形高铝锌合金材料,促进深加工技术进步,扩大应用领域,提供了理论和技术依据。利用卧式金属挤压机,挤压出表面和内部质量良好的直径Φ16的挤压棒材,用于制备力学性能测试和金相分析试样。棒材主要挤压工艺参数为：挤压温度300℃,挤压速度1.2～15m/min,挤压比61,挤压筒和模具预热温度280～290℃,挤压时采用为风冷。试验结果表明,在所研究的Mg、Cu含量范围内,锭坯均匀化工艺(360℃×12h+300℃×3h和300℃×3h)对挤压合金的力学性能影响较小；与铸造合金相比,热挤压变形使合金的组织显著细化和致密度提高,合金的抗拉强度,特别是塑性显著提高。在上述两种锭坯均匀化工艺条件下,通过对Zn-26.7%Al-2.5%Cu-0～0.05%Mg挤压合金的挤压态、95℃×2h人工时效状态、固溶处理空冷和水淬状态的力学性能和组织研究表明,镁元素及含量对挤压合金力学性能具有显著影响,加入微量的镁提高合金的强度、硬度,但降低合金的塑性,特别是固溶水淬状态下,镁元素及含量的影响最为显著,未加镁的合金性能变化不大。对于含镁的合金,经95℃×2h人工时效,合金的强度、硬度均高于挤压态,但合金塑性降低；经320℃×2h固溶空冷,合金的强度、硬度和塑性均低于挤压态：经320℃×2h固溶水淬,随镁含量增加,强度、硬度显著提高,伸长率降低,与未加镁合金相比,水淬后自然时效15天,加入0.035% Mg,抗拉强度从389MPa提高到557MPa,提高了43.2%,布氏硬度从HB107提高到HB157,提高了47.6%,伸长率从41%降低到20.5%；Mg含量为0.05%时,抗拉强度达到617MPa,伸长率为0.5-1%,布氏硬度HB168,合金的塑性发生突变,呈脆性。研究表明,镁元素及含量影响过饱和p相的共析分解组织和室温时效过程中过饱和β相脱溶析出以及分解产物的形态,从而影响合金的力学性能。镁是变形高铝锌合金一种重要的微合金化元素,通过加入镁和热处理,可调控合金的过饱和β相组织转变过程和分解产物形态,以提高合金的性能。研究了铜含量对Zn-26.7%Al-2.5～4.5%Cu-0.025%Mg合金挤压态和固溶处理水淬状态的力学性能和组织影响,随铜含量增加,强度、硬度提高,伸长率降低。铜含量增加,组织中ε相增多,有利于耐磨性能提高。利用扫描电镜分析了挤压合金的断口组织形貌,解释了合金的断裂机制。
【关键词】：高铝锌合金 变形锌合金 挤压 镁 铜 热处理 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.13;TG379
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 变形锌合金研究及应用现状12-18
• 1.2.1 变形锌铜钛合金研究及应用现状12-13
• 1.2.2 变形锌铝合金的研究现状13-18
• 1.3 主要研究内容18
• 1.4 课题研究目的和意义18-19
• 第2章 试验材料及方法19-25
• 2.1 试验合金成分设计及原材料19-20
• 2.1.1 试验合金成分设计19-20
• 2.1.2 试验原材料20
• 2.2 合金的熔炼工艺20
• 2.3 挤压用锭坯的制备20-21
• 2.4 挤压试验21-22
• 2.4.1 挤压设备与模具21-22
• 2.4.2 挤压铸锭的均匀化处理工艺22
• 2.4.3 挤压工艺参数22
• 2.5 热处理试验设备与方法22-23
• 2.6 试验检测分析方法23-24
• 2.6.1 力学性能测试方法23
• 2.6.2 显微组织分析23
• 2.6.3 相结构分析方法与设备23
• 2.6.4 差热分析23-24
• 2.7 实验流程24-25
• 第3章 镁含量对高铝锌合金挤压态组织与性能的影响25-45
• 3.1 镁含量对高铝锌合金挤压态力学性能的影响25-26
• 3.2 镁含量对高铝锌合金组织的影响26-44
• 3.2.1 镁含量对高铝锌合金铸态组织的影响26-29
• 3.2.2 镁含量对高铝锌合金均匀化态组织的影响29-33
• 3.2.3 镁含量对高铝锌合金挤压态组织的影响33-38
• 3.2.4 高铝锌合金挤压态断口形貌及断裂机理分析38-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 镁含量对挤压高铝锌合金热处理态组织与性能的影响45-77
• 4.1 固溶保温温度选择依据45-46
• 4.2 镁含量对挤压高铝锌合金95℃×2h时效状态组织与性能的影响46-51
• 4.2.1 镁含量对挤压高铝锌合金95℃×2h时效状态力学性能的影响46-47
• 4.2.2 人工时效95℃×2h试样断口形貌及断裂机理分析47-51
• 4.3 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶空冷状态组织与性能的影响51-57
• 4.3.1 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶空冷状态力学性能的影响51-52
• 4.3.2 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶空冷状态组织的影响52-54
• 4.3.3 固溶空冷320℃×2h试样断口形貌及断裂机理分析54-57
• 4.4 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶水淬状态组织与性能的影响57-70
• 4.4.1 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶水淬状态力学性能的影响57-59
• 4.4.2 镁含量对挤压高铝锌合金320℃×2h固溶水淬状态组织的影响59-65
• 4.4.3 320℃×2h固溶水淬状态断口形貌及断裂机理分析65-70
• 4.5 镁含量对挤压高铝锌合金340℃×2h固溶水淬状态组织与性能的影响70-76
• 4.5.1 镁含量对挤压高铝锌合金340℃×2h固溶水淬状态力学性能的影响70-71
• 4.5.2 镁含量对挤压高铝锌合金340℃×2h固溶水淬状态组织的影响71-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第5章 铜含量对挤压高铝锌合金组织与性能的影响77-89
• 5.1 铜含量对高铝锌合金挤压态组织与性能的影响77-84
• 5.1.1 铜含量对高铝锌合金挤压态力学性能的影响77-78
• 5.1.2 铜含量对高铝锌合金挤压态组织的影响78-84
• 5.2 铜含量对挤压高铝锌合金固溶水淬状态组织与性能影响84-88
• 5.2.1 铜含量对挤压高铝锌合金固溶水淬状态力学性能的影响84-85
• 5.2.2 铜含量对挤压高铝锌合金固溶水淬状态组织的影响85-88
• 5.3 本章小结88-89
• 第6章 结论89-91
• 参考文献91-94
• 后记94-95
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况95

【参考文献】

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