Mn元素及热处理工艺对ZA40合金微观组织和性能的影响

发布时间：2017-11-13 09:23

  本文关键词：Mn元素及热处理工艺对ZA40合金微观组织和性能的影响

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【摘要】：本课题系统考察了锰元素及热处理工艺对ZA40合金组织和性能的影响,并在希望得到较高力学性能和最好的耐磨性的前提下得出了最适合ZA40合金的锰元素添加量及热处理工艺。系统研究了合金中锰元素的分布规律和作用。考察了不同热处理工艺对元素分布的影响规律,分析了固溶结合时效热处理工艺相对于单一的固溶热处理的优势,为定制合金热处理工艺提供理论依据。主要研究结果如下：(1)ZA40合金的微观组织主要由树枝状α基体、晶界周围的α+η共析体、ε相和富锰相组成。在合金中加入少量的锰元素,可以使合金基体组织得到明显的细化,同时产生少许呈点状和颗粒状分布的富锰硬质点。当锰含量达到0.75%时,富锰硬质点转变为粗大的富锰相。随着锰含量的继续增加,富锰相开始聚集,呈条状和块状集中于晶界。当锰含量达到1.5%时,富锰相呈片状组织贯穿晶界。(2)锰含量在0-1.0%时,合金硬度显著提高。但是当锰含量超过1.0%之后,合金硬度随锰含量的增加而上升的效果变得不显著。随着锰含量的增加,抗拉强度有所增加,当锰含量为1.25%时,有最大的抗拉强度。但当锰含量超过1.25%时,抗拉强度就出现下降。伸长率随锰的加入量增加而降低,伸长率保持在1.5-4%之间变化。在锌铝合金中加入锰元素,能显著提高合金的耐磨性,改善合金的摩擦学特性。当锰含量为1.0%时,合金的磨损量最低,其摩擦磨损性能最好。(3)固溶处理之后,晶粒得到明显的细化。380℃固溶时,随着固溶时间延长,合金中α相增多,α相枝晶增大,晶粒粗化,并且ε相和富锰相变少。硬度和抗拉强度有了大幅度提升,而伸长率略有下降。.相对于固溶热处理而言,固溶+时效处理后的ZA40合金的硬度和抗拉强度有所下降,但伸长率有所上升,并且组织中有产生新相Al8Mn5和AlCu。(4)在不同的载荷量和线速度下,相对于固溶热处理而言,固溶+时效处理后的ZA40合金的摩擦系数和磨损量都是最小的。随载荷量和线速度的变化,固溶+时效处理后的其摩擦系数和磨损量的变化程度较小,说明合金在摩擦磨损过程中的稳定性都是很好的。(5)各因素对ZA40合金的硬度影响从主到次的顺序为：固溶时间、固溶温度、时效温度、时效时间；对稳定摩擦系数的影响从主到次的顺序为：固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间；对磨损量的影响从主到次的顺序为：固溶时间、时效温度、固溶温度、时效时间。380℃固溶5h加100℃时效3h时ZA40合金硬度最大、稳定摩擦系数和磨损量最低,其耐磨性最优。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166;TG146.13

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本文编号：1180063