磁场作用下Mg-Zn-Ca合金组织与性能研究

发布时间：2017-10-30 18:17

  本文关键词：磁场作用下Mg-Zn-Ca合金组织与性能研究

  更多相关文章： 电磁搅拌 Mg-xZn-Ca合金 显微组织 力学性能 挤压工艺

【摘要】：镁及其合金作为目前工业应用金属中最轻的结构材料，因其密度小、比强度高和比钢度大以及与人体具有良好的生物相容性而备受关注。尤其是几年来随着汽车、电子以及航空航天等领域的发展，对镁合金的发展提出了更高的要求，因此有必要开发新的镁合金材料并探究其制备方法。 本文在电磁搅拌作用下制备了Mg-xZn-Ca合金，对该合金进行了均匀化热处理，并在此基础上研究了电磁场对Mg-Zn-Ca合金组织和性能的影响；随后为进一步改善合金的组织并提高其力学性能，在不同的热挤压工艺下对均匀化热处理后的合金进行了热挤压。 为了得到具有最佳力学性能的Mg-Zn-Ca合金，研究了Zn含量、电磁搅拌、热处理及挤压工艺对Mg-Zn-Ca合金组织与性能的影响。利用光学显微镜、扫描显微镜、XRD衍射仪分析对所制备合金进行显微组织分析、物相组成、断口形貌分析，利用HDV-1000显微硬度计和CSS电子万能试验机进行了力学性能试验等，得到了不同工艺及状态下所制备合金的相关参数。 为了确定使Mg-Zn-Ca合金达到最佳性能时的Zn元素的含量，对在电磁搅拌作用下制备的Mg-xZn-Ca合金的显微组织和力学性能进行了分析。发现在电磁搅拌作用下Zn元素除了起到细化晶粒的作用外，还产生了较强的固溶强化效果。Zn含量为4.0wt.%时Mg-xZn-Ca合金取得了最佳的力学性能。其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到了101MPa、209MPa和13%，显微硬度值为50.42HV。 通过对未施加电磁搅拌和施加电磁搅拌的Mg-Zn-Ca合金热处理前后的显微组织和力学性能的分析发现：电磁搅拌能细化合金晶粒，使晶界处的析出物减少且均匀分布，合金力学性能的得到提高；经均匀化退火后合金晶粒变得圆整均匀，析出的第二相变的细小且弥散分布，合金力学性能进一步提高。 通过变换下模的不同挤压比棒材挤压模具对Mg-Zn-Ca合金进行了热挤压，研究了不同挤压工艺对Mg-Zn-Ca合金组织与性能的影响，结果表明：合金在热挤压过程中发生了动态再结晶，合金晶粒得到明显细化，合金的显微组织由均匀细小的等轴晶组成；挤压后合金的力学性能也有了明显的提高。当温度T=330℃，挤压比λ=25时，，合金的得到最高的力学性能，其屈服强度和抗拉强度为、伸长率分别为244MPa、307MPa和19.5%，显微硬度达到了75.26HV。
【关键词】：电磁搅拌 Mg-xZn-Ca合金 显微组织 力学性能 挤压工艺
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 镁合金的概述12-18
• 1.1.1 镁及其合金的基本特性12-13
• 1.1.2 镁合金的分类13-14
• 1.1.3 镁合金的应用14-18
• 1.2 Mg-Zn-Ca 合金的发展现状18
• 1.3 镁合金的强化途径18-19
• 1.4 镁合金的电磁搅拌技术19-20
• 1.5 热挤压技术20-21
• 1.6 本课题研究的目的及意义21
• 1.7 本课题研究内容21-23
• 第2章 实验材料及方法23-30
• 2.1 实验材料23-24
• 2.1.1 合金元素的选择23
• 2.1.2 合金成分的设计23-24
• 2.2 实验方法24-27
• 2.2.1 合金的熔炼24-26
• 2.2.2 合金的热处理26
• 2.2.3 合金的热挤压26-27
• 2.3 微观组织观察27-28
• 2.3.1 金相组织观察27-28
• 2.3.2 X 射线衍射分析28
• 2.3.3 扫描电镜28
• 2.4 力学性能测试28-30
• 2.4.1 拉伸性能测试28-29
• 2.4.2 显微硬度测试29-30
• 第3章 磁场作用下 Zn 含量对 Mg-xZn-Ca 合金组织与性能的影响30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 Mg-xZn-Ca 合金的微观组织分析30-38
• 3.2.1 Mg-xZn-Ca 合金的实际成分30-31
• 3.2.2 Mg-xZn-Ca 合金的金相组织31-32
• 3.2.3 Mg-xZn-Ca 合金的 SEM 形貌及 EDS 分析32-36
• 3.2.4 Mg-xZn-Ca 合金的 XRD 分析36-38
• 3.3 Mg-xZn-Ca 合金的力学性能分析38-40
• 3.3.1 Mg-xZn-Ca 合金的硬度分析38-39
• 3.3.2 Mg-xZn-Ca 合金的拉伸性能分析39-40
• 3.4 Mg-xZn-Ca 合金的断口形貌分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 电磁场对 Mg-4Zn-Ca 合金组织与性能的影响43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 电磁场对 Mg-4Zn-Ca 合金显微组织的影响43-47
• 4.2.1 Mg-4Zn-Ca 合金的金相组织43-44
• 4.2.2 Mg-4Zn-Ca 合金的 SEM 形貌及 EDS 分析44-46
• 4.2.3 Mg-4Zn-Ca 合金的 XRD 分析46-47
• 4.3 电磁场对 Mg-4Zn-Ca 合金力学性能的影响47-50
• 4.3.1 Mg-4Zn-Ca 合金的硬度分析47-48
• 4.3.2 Mg-4Zn-Ca 合金的拉伸性能分析48-50
• 4.4 Mg-4Zn-Ca 合金的断口形貌分析50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 热挤压对 Mg-4Zn-Ca 合金组织与性能的影响52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 镁合金的挤压棒材52
• 5.3 挤压温度对 Mg-4Zn-Ca 合金组织与性能的影响52-57
• 5.3.1 挤压温度对 Mg-4Zn-Ca 合金组织的影响52-54
• 5.3.2 挤压温度对 Mg-4Zn-Ca 合金力学性能的影响54-56
• 5.3.3 挤压温度对 Mg-4Zn-Ca 合金断口形貌的影响56-57
• 5.4 挤压比对 Mg-4Zn-Ca 合金组织与力学性能的影响57-62
• 5.4.1 挤压比对 Mg-4Zn-Ca 合金组织的影响57-59
• 5.4.2 挤压比对 Mg-4Zn-Ca 合金力学性能的影响59-61
• 5.4.3 挤压比对 Mg-4Zn-Ca 合金断口形貌的影响61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李凤梅,钱鑫源,李金桂,王乐安,赵进;稀土在航空工业中的应用现状与发展趋势[J];材料工程;1998年06期

2 张丁非 ,彭建 ,丁培道 ,潘复生;关于我国镁合金产业发展战略的思考[J];世界有色金属;2004年07期

3 陈礼清 ,赵志江;从镁合金在汽车及通讯电子领域的应用看其发展趋势[J];世界有色金属;2004年07期

4 赵虹;刘西伟;侯理达;Sergey PAVLINICH;李新林;李珍;李莉;;医用镁合金生物降解行为研究进展[J];材料导报;2013年19期

5 丁文江;付彭怀;彭立明;蒋海燕;王迎新;吴国华;董杰;郭兴伍;;先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J];航天器环境工程;2011年02期

6 闫蕴琪,张廷杰,邓炬,周廉;镁合金超塑性研究现状与进展[J];金属热处理;2003年10期

7 曾荣昌,柯伟,徐永波,韩恩厚,朱自勇;Mg合金的最新发展及应用前景[J];金属学报;2001年07期

8 丁文江;曾小勤;;中国Mg材料研发与应用[J];金属学报;2010年11期

9 吴婕;吴凤鸣;;新型口腔生物医用材料——镁及镁合金[J];口腔医学;2007年03期

10 何耀华;陶海荣;张岩;蒋W

本文编号：1118757