合金元素及凝固速度对AM60镁合金组织和性能影响

发布时间：2017-07-02 13:04

  本文关键词：合金元素及凝固速度对AM60镁合金组织和性能影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：各种商用铸造镁合金力学性能普遍较低,这在很大程度上限制了镁合金的推广应用。改变这种状况的方法通常是通过细化合金晶粒,提高其强度和韧性。添加合金元素或提高冷却速度均可达到此目的。不同凝固速度下合金元素特别是稀土元素对镁合金有不同影响,目前该影响规律还没有较系统研究。AM60镁合金作为低成本、应用最广泛的商用镁合金之一,有必要对其进行相应研究,以得到合金元素和凝固速度对AM60镁合金的影响规律,为优化高性能铸造镁合金成分工艺奠定基础。本文采用X射线衍射仪、金相分析、扫描电子显微镜及能谱分析、差热分析、拉伸性能测试等方法,研究了AM60合金中添加稀土元素铈(Ce)、钕(Nd)及碱土元素锶(Sr),在三种不同冷却速度(空冷、模冷、水冷)下合金的铸态组织和力学性能,得到以下研究结果:(1)三种不同冷却速度下,添加0.5wt.%Ce的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的针状相Al11Ce3,Al-Mn相变为Al10Ce2Mn7。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量减少,针状相Al11Ce3数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(2)三种不同冷却速度下,添加0.9wt.%Nd的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al3Nd和针状相Al11Nd3。随着冷却速度的增加,AM60-0.9Nd合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布且β相和Al3Nd相数量减少,Al11Nd3相数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.9Nd合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(3)三种不同冷却速度下,添加0.3wt.%Sr的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新相Al4Sr、Mg58Al38Sr4。随着冷却速度的增加,AM60-0.3Sr合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布且β相和Mg58Al38Sr4相数量减少,Al4Sr相数量增多。与AM60合金相比,AM60-0.3Sr合金空冷和模冷条件下力学性能更高,但水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(4)三种不同冷却速度下,复合添加0.5wt.%Ce和0.9wt.%Nd的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al3RE、针状相Al11RE3,Al-Mn相变为Al10RE2Mn7。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce-0.9Nd合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量显著减少,针状相Al11RE3数量增多且易于团簇。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce-0.9Nd合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。(5)三种不同冷却速度下,复合添加0.5wt.%Ce和0.3wt.%Sr的AM60合金中,β-Mg17Al12相数量减少且尺寸细小,出现新的棒状相Al4Sr、针状相Al11Ce3。随着冷却速度的增加,AM60-0.5Ce-0.3Sr合金二次枝晶臂间距减小,第二相弥散细小分布,β相数量减少,Al4Sr相数量增加,针状相Al11Ce3数量无明显变化。与AM60合金相比,AM60-0.5Ce-0.3Sr合金模冷条件下力学性能更高,但空冷和水冷条件下其力学性能低于AM60合金。
【关键词】：AM60镁合金 合金元素 凝固速度 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5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 镁合金概述9
• 1.2 镁合金晶粒细化技术9-13
• 1.2.1 细晶强化概述9
• 1.2.2 镁合金晶粒细化机理9-11
• 1.2.3 镁合金晶粒细化技术11-13
• 1.3 AM60镁合金研究及应用13-14
• 1.3.1 AM60镁合金研究现状13
• 1.3.2 AM60镁合金应用现状13-14
• 1.4 本文的研究目的和内容14-15
• 1.4.1 研究目的及意义14
• 1.4.2 研究内容14
• 1.4.3 技术路线14-15
• 2 实验材料及方法15-19
• 2.1 实验合金成分设计15-16
• 2.2 实验合金制备16-17
• 2.2.1 实验材料16
• 2.2.2 实验熔炼工艺16-17
• 2.2.3 不同凝固速度合金制备17
• 2.3 分析测试方法17-19
• 2.3.1 物相分析(XRD)17
• 2.3.2 金相组织观察(OM)17-18
• 2.3.3 扫描电镜观察(SEM)及能谱分析(EDS)18
• 2.3.4 差热分析(DSC)18
• 2.3.5 力学性能测试18-19
• 3 单一添加合金元素及凝固速度对AM60合金组织与性能研究19-61
• 3.1 稀土元素Ce及凝固速度对AM60合金组织与性能研究19-36
• 3.1.1 稀土元素Ce对AM60合金组织与性能研究19-24
• 3.1.2 凝固速度对AM60-0.5Ce合金组织与性能研究24-31
• 3.1.3 不同凝固速度下AM60-0.5Ce合金与AM60合金比较31-36
• 3.2 稀土元素Nd及凝固速度对AM60合金组织与性能研究36-48
• 3.2.1 稀土元素Nd对AM60合金组织与性能研究36-41
• 3.2.2 凝固速度对AM60-0.9Nd合金组织与性能研究41-46
• 3.2.3 不同凝固速度下AM60-0.9Nd合金与AM60合金比较46-48
• 3.3 碱土元素Sr及凝固速度对AM60合金组织与性能研究48-61
• 3.3.1 碱土元素Sr对AM60合金组织与性能研究48-53
• 3.3.2 凝固速度对AM60-0.3Sr合金组织与性能研究53-58
• 3.3.3 不同凝固速度下AM60-0.3Sr合金与AM60合金比较58-61
• 4 复合添加合金元素及凝固速度对AM60合金组织与性能研究61-87
• 4.1 复合添加Ce、Nd及凝固速度对AM60合金组织与性能研究61-73
• 4.1.1 复合添加Ce与Nd对AM60合金组织与性能研究61-65
• 4.1.2 凝固速度对AM60-0.5Ce-0.9Nd合金组织与性能研究65-70
• 4.1.3 不同凝固速度下AM60-0.5Ce-0.9Nd合金与AM60合金比较70-73
• 4.2 复合添加Ce、Sr及凝固速度对AM60合金组织与性能研究73-87
• 4.2.1 复合添加Ce与Sr对AM60合金组织与性能研究73-77
• 4.2.2 凝固速度对AM60-0.5Ce-0.3Sr合金组织与性能研究77-82
• 4.2.3 不同凝固速度下AM60-0.5Ce-0.3Sr合金与AM60合金比较82-87
• 5 结论87-89
• 致谢89-91
• 参考文献91-94

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