Mg-Zn-Ca系铸造镁合金组织及力学性能研究

发布时间：2017-12-04 22:21

本文关键词：Mg-Zn-Ca系铸造镁合金组织及力学性能研究

【摘要】：镁合金以其独特的性能特点成为近年来金属结构材料领域的重点研究对象。随着对清洁能源需求量的增大,高性能轻质镁合金的研究开发引起了各界学者的广泛重视。本文采用重力铸造和超声波搅拌的方法分别制备了Mg-4Zn-xCa(x=0,0.5,1.0,1.5,2),Mg-4Zn-x Ca-yCu(x=0.5,1.5,y=1,2)合金。并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、万能材料拉伸实验机和维氏硬度测试仪等对铸态合金、超声波搅拌合金及热处理合金进行了组织分析和性能测试实验。结果表明:向Mg-4Zn合金中添加Ca元素后,粗大的合金组织得到细化,力学性能得到提高,晶界处有连续的灰白色Ca2Mg6Zn3相生成,在枝晶远端还有黑色的Mg2Ca相生成。其中Mg-4Zn-1.5Ca的室温拉伸性能较好,抗拉强度达到144MPa,屈服强度达到91MPa,延伸率为4.2%,高硬度的Ca2Mg6Zn3相将Mg-4Zn-1.5Ca的合金显微硬度提高至62HV。对Mg-4Zn-1.5Ca合金进过固溶时效处理后,组织中弥散析出MgZn2相,在时效处理20小时后,合金到达最佳时效强化状态,抗拉强度达到188MPa,屈服强度达到105MPa。Mg-4Zn-1.5Ca经过超声波搅拌处理后,合金组织得到不同程度的细化,处理40s后合金由不均匀的枝晶转变为细小均匀的圆整晶粒。合金抗拉强度达到154MPa,屈服强度为95MPa。Mg-4Zn-x Ca(x=0.5,1.5)合金中加入Cu元素后,合金微观组织发生不同程度变化,骨骼状共晶组织变为细针状组织,晶界组织随Cu含量增加而趋于连续分布。其中Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金的晶界处组织呈不连续状态分布,具有较好的室温拉伸性能,抗拉强度为149MPa,屈服强度102MP,延伸率为3.5%;Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金在420℃固溶处理8小时空冷后,经过180℃低温时效16小时处理后,合金获得最佳力学性能,维氏硬度:74HV、抗拉强度:185MPa、屈服强度:119MPa、延伸率:4.8%,合金断口中出现不同程度的韧窝,呈现准解理断裂特征。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 张代东;葛秀琴;张晓茹;房大庆;柴跃生;;Ca含量对Mg-Al-Sr-Mn合金组织和性能的影响[J];金属热处理;2015年01期

2 刘正;张越;毛萍莉;杨春海;;Sn对Mg-Zn-Ca系合金组织和力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2012年11期

3 王目孔;孙建新;刘新超;;铸造镁合金研究与应用进展[J];有色金属工程;2012年02期

4 宋波;辛仁龙;刘庆;;析出相对镁合金变形机理影响的研究进展[J];中国有色金属学报;2011年11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 屈伟平;高崧;;镁合金的特点及应用现状[J];金属世界;2011年02期

7 王福会;杜克勤;张伟;;镁合金的腐蚀与防护研究进展[J];中国材料进展;2011年02期

8 张先满;朱权利;周涛;;Ca对快速凝固Mg-6Zn合金薄带组织与性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2010年08期

9 余琨;陈良建;雷路;张思慧;;镁合金作为生物医用植入材料的研究进展[J];金属功能材料;2009年04期

10 张佳;宗阳;付彭怀;袁广银;丁文江;;镁合金在生物医用材料领域的应用及发展前景[J];中国组织工程研究与临床康复;2009年29期