变形对Mg-Sn-Zn合金显微组织和力学性能的影响

发布时间：2017-06-20 13:21

  本文关键词：变形对Mg-Sn-Zn合金显微组织和力学性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,镁合金在工业中的应用不断增多,急需开发出一种可替代钢铁和铝产品的新型耐热变形镁合金。本文以Mg-5Sn为基体合金,用真空电磁感应熔炼法制备出Zn含量不同的Mg-5Sn-xZn(x=0,1,2,3;wt.%)合金,通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、配备能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS)、透射电子显微镜(TEM)等实验手段观察合金铸态、均匀化态及经变形处理后的显微组织,包括平均晶粒尺寸的变化和第二相的含量、大小和分布;用万能材料测试机测定合金的室温拉伸力学性能。通过对合金显微组织和力学性能变化规律的分析,探讨Mg-Sn-Zn合金的塑性变形能力。研究了Mg-5Sn-xZn(x=0,1,2,3)合金铸态和均匀化态的显微组织。合金主要由α-Mg基体和Mg2Sn相组成。Zn元素的加入可以细化枝晶,减小二次枝晶间距,且Mg2Sn相增多,但是Mg2Sn相粗化,由颗粒状逐渐演变为半连续网状。凝固时固液界面前沿液相中的高浓度Sn阻碍了Mg原子从液相向固相的扩散,阻碍了晶粒的长大。合金经过330℃×12h+480℃×12h均匀化处理后,大量细小Mg2Sn相溶于基体,但是仍然有部分大尺寸Mg2Sn颗粒相存在于晶界上。研究了Mg-5Sn-xZn(x=0,1,2,3)合金挤压棒及其经热轧、冷轧变形后的显微组织和力学性能变化。热挤压后的合金都发生了不完全动态再结晶,但是随着Zn含量的升高,再结晶体积分数增大,合金中析出的Mg2Sn相增多,ED-TD面的基面织构减弱,强度和延伸率都升高。经热轧变形后的合金都发生了完全动态再结晶,晶粒细小但相差不大,板面基面织构随着Zn含量增加而增强,且强于挤压态合金,合金的强度先随着Zn含量的增加而增加,当Zn含量添加至3%之后,强度下降。热轧退火后的合金强度下降,延伸率明显上升。冷轧后的合金再结晶不完全,含Zn合金退火后的强度和延伸率较高。研究了Mg-5Sn-xZn(x=0,1,2,3)合金挤压板及其经普通单向热轧、交叉轧制及冷轧变形后的显微组织和力学性能变化。合金经热挤压后动态再结晶发生得不完全,随着Zn含量的升高,再结晶体积分数增大,板面、横向、纵向的晶粒都逐渐变得比较均匀,合金中析出的Mg2Sn相增多,ED-TD面的基面织构明显增强,0°、45°和90°方向上的强度和延伸率都升高,力学性能各向异性减弱。经普通单向热轧后,合金发生完全动态再结晶,晶粒变得均匀而细小,在Mg-5Sn-3Zn合金板面发现了大量孪晶的存在,同棒状试样一样,板面基面织构随Zn含量增加而增强,且强于挤压态合金,合金的强度和延伸率同时升高。经交叉热轧变形后的合金晶粒比普通单向热轧的合金更均匀,含Zn合金板面逐渐出现了较多的孪晶,Mg-5Sn合金板面基面织构增强,但是Mg-5Sn-3Zn合金基面织构减弱,且弱于单向轧制时,合金的强度随Zn含量增加而升高,但是延伸率先升高,Zn含量为3%时延伸率下降。冷轧退火态合金平均晶粒尺寸较大,力学性能趋势与交叉热轧态合金一致。
【关键词】：Mg-Sn-Zn 变形 轧制 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 镁及镁的合金化10-12
• 1.2 镁合金的塑性变形12-14
• 1.2.1 塑性变形机制12-13
• 1.2.2 挤压变形工艺13
• 1.2.3 轧制变形工艺13-14
• 1.3 常见的变形镁合金14-15
• 1.3.1 Mg-Al系14
• 1.3.2 Mg-Zn系14-15
• 1.3.3 Mg-RE系15
• 1.4 Mg-Sn系合金的研究现状和研究意义15-18
• 1.5 课题的研究内容和技术路线18-20
• 1.5.1 研究内容18
• 1.5.2 技术路线18-20
• 2 实验方法20-28
• 2.1 合金制备20-21
• 2.1.1 合金成分及原料20
• 2.1.2 合金制备20-21
• 2.2 合金的热处理21
• 2.3 合金的变形加工21-22
• 2.3.1 热挤压变形21-22
• 2.3.2 热轧变形22
• 2.3.3 冷轧变形22
• 2.4 显微组织分析22-25
• 2.4.1 成分分析22-23
• 2.4.2 物相分析23
• 2.4.3 金相组织观察23-24
• 2.4.4 扫描电镜组织观察及能谱分析24-25
• 2.4.5 透射电镜组织观察25
• 2.4.6 织构分析25
• 2.5 力学性能测试25-28
• 3 铸态和均匀化态Mg-5Sn-xZn合金的显微组织28-36
• 3.1 铸态合金的显微组织28-33
• 3.2 均匀化态合金的显微组织33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 Mg-5Sn-xZn合金挤压棒的变形36-50
• 4.1 挤压态合金的显微组织及力学性能36-42
• 4.1.1 挤压态合金的显微组织36-40
• 4.1.2 挤压态合金的力学性能40-42
• 4.2 热轧态和退火态合金的显微组织及力学性能42-47
• 4.2.1 热轧态合金的显微组织42-45
• 4.2.2 热轧态合金的力学性能45
• 4.2.3 热轧退火态合金的显微组织和力学性能45-47
• 4.3 冷轧态和退火态合金的显微组织及力学性能47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 Mg-5Sn-xZn合金挤压板的变形50-70
• 5.1 挤压态合金的显微组织及力学性能50-56
• 5.1.1 挤压态合金的显微组织50-54
• 5.1.2 挤压态合金的力学性能54-56
• 5.2 热轧态合金的显微组织及力学性能56-61
• 5.2.1 热轧态合金的显微组织56-59
• 5.2.2 热轧态合金的力学性能59-61
• 5.3 交叉热轧态合金的显微组织及力学性能61-66
• 5.3.1 交叉热轧态合金的显微组织61-65
• 5.3.2 交叉热轧态合金的力学性能65-66
• 5.4 冷轧退火态合金的显微组织及力学性能66-68
• 5.4.1 冷轧退火态合金的显微组织66-67
• 5.4.2 冷轧退火态合金的力学性能67-68
• 5.5 本章小结68-70
• 6 结论70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-80
• 附录80
• A．作者攻读硕士期间取得的科研成果80

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1 方丹;变形对Mg-Sn-Zn合金显微组织和力学性能的影响[D];重庆大学;2016年

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本文编号：465787