Pb、Sn及时效处理对压铸AZ81镁合金组织和力学性能的影响

发布时间：2017-09-15 22:04

  本文关键词：Pb、Sn及时效处理对压铸AZ81镁合金组织和力学性能的影响

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【摘要】：本文以压铸态AZ81镁合金为基础,添加合金元素(Pb、Pb+Sn)并进行时效热处理,采用XRF、XRD、OM、SEM/EDS、万能材料试验机等手段,重点研究了上述两种方法对压铸AZ81组织和常温/中温力学性能的影响规律及机理,探索提高压铸AZ81中温性能的新途径。主要研究结果及结论如下:1)时效对压铸态AZ81微观组织及力学性能的影响:压铸AZ81时效后,更多颗粒状和层片状Mg17Al12相在晶界析出;常温抗拉强度和屈服强度有所提高(分别提高了18%和6.9%);180℃屈服强度略有提高(提高了6.3%)。2)Pb及时效对微观组织的影响:Pb对压铸态AZ81有一定的晶粒细化作用,且随着Pb加入量的增加,晶粒细化作用有一定的增加趋势;Pb在时效前后主要存在于AZ81镁合金的α-Mg基体和β-Mg17Al12相中,无含Pb化合物生成;时效后在α-Mg晶内和晶界上均有Mg17Al12相析出,Pb有抑制晶界有害Mg17Al12相析出、促进晶内Mg17Al12相有益析出的作用,且随Pb含量增加该作用有所增加。3)Pb及时效对力学性能的影响:时效对压铸AZ81-(0.5,1.0,1.5)Pb合金的室温强度具有提升作用,且随着Pb含量的增加有先降低后增加的趋势;时效和Pb共同作用可提高压铸AZ81的180℃抗拉强度和屈服强度,且随Pb含量增加呈上升趋势,AZ81-1.5Pb具有最高平均抗拉强度为181 MPa,比压铸AZ81提高了10.2%,Pb元素和时效热处理使压铸AZ81倾向于脆性断裂。4)Pb+Sn及时效对微观组织的影响:压铸AZ81-0.5Pb-(0.5,1.0)Sn时效前,Sn含量为0.5%的合金组织中未发现Mg2Sn相,Sn含量为1%的合金中发现少量多边形Mg2Sn相;时效后,合金组织均生成了多边形Mg2Sn耐高温质点,主要分布在晶界可有效钉扎晶界,提高镁合金耐中高温性能;同时,Pb元素抑制了时效过程中Mg17Al12在晶界析出,有助于提高镁合金的耐中温性能。5)Pb+Sn及时效对力学性能的影响:时效前,压铸AZ81-0.5Pb-(0.5,1.0)Sn镁合金室温抗拉强度和屈服强度随着Sn含量的增加而增加,其中压铸AZ81-0.5Pb-1.0Sn的抗拉强度为211 MPa、屈服强度为150.5 MPa,分别比压铸AZ81提高了4.4%、34.4%;时效前,180℃下,随着Sn含量的增加,抗拉强度和屈服强度均增加,压铸AZ81-0.5Pb-1.0Sn抗拉强度值为200.5 MPa、屈服强度为145.2 MPa分别比压铸AZ81提高了22.3%、29.6%;时效后,压铸AZ81-0.5Pb-(0.5,1.0)Sn的室温抗拉强度和屈服强度较时效前有一定提高,且随着Sn含量的增加有增加趋势,压铸AZ81-0.5Pb-1.0Sn的室温抗拉强度值为212.5 MPa、屈服强度值为151.5 MPa分别比压铸AZ81提高了5.1%、35.3%;时效后,180℃抗拉强度和屈服强度随着Sn含量的增加而增加,压铸AZ81-0.5Pb-1.0Sn抗拉强度为180.5 MPa、屈服强度值为142.8 MPa分别比压铸AZ81提高了10.1%、提高了26.8%;Pb+Sn和时效均使压铸AZ81的180℃断裂机制由塑性断裂向脆性断裂转变。
【关键词】：压铸镁合金 合金元素 时效 微观组织 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;TG249.2
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 镁合金概述9-12
• 1.1.1 纯镁的基本特性9-10
• 1.1.2 镁合金的特点10
• 1.1.3 镁合金压铸技术10-12
• 1.2 合金化对镁合金耐热性能影响的研究现状12-15
• 1.2.1 合金元素对Mg-Al系镁合金耐热性的影响12-15
• 1.2.2 耐热镁合金的应用前景15
• 1.3 镁合金热处理技术的研究现状15-18
• 1.3.1 镁合金固态相变特点15-16
• 1.3.2 镁合金的时效16-18
• 1.4 本课题的研究目的、内容及意义18-20
• 1.4.1 本课题的研究目的18
• 1.4.2 本课题的研究内容及本文结构18-19
• 1.4.3 本课题的研究意义19-20
• 2 研究方案及研究方法20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 技术路线20-21
• 2.3 合金的成分设计21-22
• 2.4 合金的制备22-24
• 2.4.1 原材料的准备22-23
• 2.4.3 熔炼与压铸工艺23-24
• 2.5 热处理24
• 2.6 中常温力学性能测试24-26
• 2.6.1 常温力学性能测试24-25
• 2.6.2 中温力学性能测试25-26
• 2.6.3 合金拉伸断口形貌分析26
• 2.7 合金的微观组织分析26-28
• 2.7.1 合金成分分析26
• 2.7.2 金相分析26-27
• 2.7.3 相组成分析27
• 2.7.4 扫描电镜分析27-28
• 3 Pb及时效热处理对压铸AZ81镁合金组织和力学性能的影响28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 化学成分分析28-29
• 3.3 Pb及时效热处理对压铸AZ81镁合金微观组织的影响29-34
• 3.4 Pb及时效热处理对压铸AZ81镁合金常温力学性能的影响34-35
• 3.5 Pb及时效热处理对压铸AZ81镁合金中温力学性能的影响35-38
• 3.6 小结38-39
• 4 Pb-Sn及时效热处理对压铸AZ81镁合金组织和力学性能的影响39-54
• 4.1 引言39
• 4.2 压铸AZ81-0.5Pb-0.5Sn镁合金时效处理后的微观组织的研究39-43
• 4.2.1 合金的化学成分39-40
• 4.2.2 微观组织40-43
• 4.3 压铸AZ81-0.5Pb-0.5Sn镁合金时效处理后的力学性能的研究43-45
• 4.4 压铸AZ81-0.5Pb-1.0Sn镁合金时效处理后的微观组织的研究45-49
• 4.4.1 合金的化学成分45-46
• 4.4.2 微观组织46-49
• 4.5 压铸AZ81-0.5Pb-1Sn镁合金时效处理后的力学性能的研究49-52
• 4.6 小结52-54
• 5 合金性能对比及讨论54-56
• 6 结论56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 附录64
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文目录及专利64

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