Si含量对ZAM84-xSi合金性能的影响

发布时间：2017-05-03 17:00

  本文关键词：Si含量对ZAM84-xSi合金性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金是最具有发展前景的轻质材料之一,因镁合金具有密度小,比刚度高、比强度高、减震性好、良好的电磁屏蔽性能这些优势。目前,镁合金应用在航空航天、汽车、3C电子领域。常规铸造的镁合金力学性能往往力学性能较差,因此开发出一种耐高温的高强镁合金是目前研究的一个热点。现在开发成功的耐热镁合金有稀土镁合金。但因稀土元素价格昂贵,通常只应用在航空航天、军事等对成本因素不敏感的领域,镁合金的优势不能在民用领域充分发挥,这要求研发者开发出一种价格低廉的耐热镁合金。非金属元素硅,自然界中含量高,价格低,与镁结合形成金属间化合物Mg2Si,Mg2Si是一种熔点高(1085℃)、硬度高且弹性模量较高的相。Mg2Si相存在两种形态,一种呈现块状,一种呈现汉字状。我们可以尝试通过控制合金熔炼工艺,以期减少块状Mg2Si的出现,尽可能多地产生汉字状Mg2Si,再通过变形将Mg2Si挤碎,通过等通道转角挤压可以使破碎的Mg2Si分布均匀,以第二相的形式强化镁合金。本研究使用常规铸造的工艺,铸造出硅质量分数为0,1%,2%,3%,4%的ZAM84-xSi合金,再通过等通道转角挤压变形,探讨硅含量对ZAMxSi合金性能的影响。Mg2Si在ZAM84-x Si镁合金中随着Si含量的不同形态不同,1wt%Si时为细小的汉字状,2wt%Si时为分布均匀的汉字状,3wt%Si时为汉字状与块状含量相当,4wt%Si时几乎全为块状。块状Mg2Si难以细化。ZAM84-xSi镁合金等通道转角挤压1道次后,ZAM84、ZAM84-1Si、ZAM84-2Si均得到很好的细化;ZAM84-3Si、ZAM84-4Si因存在块状Mg2Si,并没有很好地细化。铸态ZAM84-xSi合金中,ZAM84-2Si合金抗拉强度最大,为208MPa,屈服强度最高为79MPa.铸态ZAM84-x Si合金中室温拉伸ZAM84-2Si合金性能最好。等通道转角挤压ZAM84-xSi合金中,ZAM84-1Si合金抗拉强度最大,为273MPa,ZAM84-2Si合金屈服强度最高,为128MPa,伸长率ZAM84-2Si最高为7.48%,ZAM84-2Si在等通道转角挤压后综合性能最好。铸态ZAM84-4Si合金,在200℃条件下的蠕变变形机制为晶界滑移机制主导,并有位错粘滞运动的影响;在225℃条件下的蠕变变形机制为位错攀移、位错粘滞运动联合作用的结果。ZAM84-4Si镁合金合金经等通道转角挤压1道次后,ZAM84-4Si镁合金在200℃条件下的蠕变变形机制为晶界滑移机制主导,并有位错粘滞运动影响;在225℃条件下的蠕变变形机制为位错攀移、位错粘滞运动联合作用的结果;在250℃条件下的蠕变变形机制为位错攀移。ZAM84-4Si镁合金的稳态蠕变应力指数随着温度的升高逐渐增大;其蠕变激活能随着温度的升高而增大。ZAM84-xSi镁合金经等通道转角挤压1道次后,在225℃、70M ZAM84-1Si蠕变寿命最长,蠕变断后延伸率最大。
【关键词】：镁合金 蠕变性能 等通道转角挤压 Mg2Si 力学性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 镁合金概述10-11
• 1.2 合金元素的作用11-13
• 1.3 镁合金分类13-16
• 1.4 变形镁合金处理工艺16-17
• 1.5 耐热镁合金17-20
• 1.5.1 耐热镁合金现状17-18
• 1.5.2 耐热镁合金分类18
• 1.5.3 耐热镁合金的蠕变18-20
• 1.6 等通道转角挤压工艺20-22
• 1.6.1 等通道转角挤压工作原理20-21
• 1.6.2 等通道转角挤压工艺参数影响21-22
• 1.7 选题研究意义与内容22-24
• 第二章 实验过程及研究方法24-32
• 2.1 实验方案及工艺设计24
• 2.2 合金制备24-28
• 2.2.1 熔炼原料及试剂24-26
• 2.2.2 实验设备26
• 2.2.3 合金熔炼工艺26-27
• 2.2.4 合金变形工艺27-28
• 2.3 组织观察28-29
• 2.4 性能测试29-32
• 2.4.1 室温拉伸性能29
• 2.4.2 高温蠕变性能29-32
• 第三章 Si元素含量对ZAM84-xSi合金组织的影响32-38
• 3.1 引言32
• 3.2 铸态ZAM84-xSi合金组织32-34
• 3.3 等通道转角挤压1道次ZAM84-xSi合金组织34-36
• 3.4 等通道转角挤压对合金的细化36-37
• 3.5 本章小节37-38
• 第四章 ZAM84-xSi合金的力学性能38-60
• 4.1 Si含量对合金室温性能的影响38-46
• 4.1.1 Si含量对铸态ZAM84-xSi中合金室温拉伸性能的影响38-40
• 4.1.2 ZAM84-xSi合金铸态拉伸断裂行为分析40-42
• 4.1.3 Si含量对ZAM84-xSi合金ECAP态室温拉伸性能影响42-44
• 4.1.4 ZAM84-xSi合金ECAP态断裂行为分析44-46
• 4.2 ZAM84-4Si合金蠕变性能及其蠕变机制46-54
• 4.2.1 铸态ZAM84-4Si合金合金蠕变机制分析46-49
• 4.2.2 ZAM84-4Si镁合金ECAP态蠕变性能49-54
• 4.3 不同的Si含量对合金蠕变性能的影响54-59
• 4.3.1 225℃、70MPa，含量对铸态合金蠕变性能的影响54-55
• 4.3.2 225℃、70MPa，Si含量对ZAM84-x Si合金ECAP态蠕变性能的影响55-57
• 4.3.3 ECAP态ZAM84-x Si合金蠕变断口形貌分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 结论60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-70
• 硕士学位期间发表的论文及项目70

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