Mg-Al-Sn-Mn合金板材组织与性能研究

发布时间：2017-12-17 21:18

  本文关键词：Mg-Al-Sn-Mn合金板材组织与性能研究

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【摘要】：镁合金板材在电子、通讯、交通、航空航天、国防军工等领域有着广泛的应用前景,但目前的应用受到很大限制,其产量、用量、合金牌号均远不及钢铁及铝、铜等有色金属。这主要是由于镁合金的室温塑性变形能力差,导致镁合金板材制备加工困难、工艺较为复杂、成本高且性能较差。因此,如何提升镁合金板材的成形性能、低加工成本,并且改善镁合金板材的各向异性从而有利于其二次成形,是目前镁合金板材的研究中急需解决的问题。因此,本文以发展低成本高性能镁合金板材为目的,通过常规的挤压、轧制工艺制备了不同Al、Sn含量的Mg-Al-Sn-Mn系镁合金板材。研究了Al、Sn含量对合金板材的组织及性能的影响,并且探讨了其组织与性能随Al、Sn含量变化的相关机制,主要结论如下:①Mg-Al-Sn-Mn合金挤压板材的晶粒尺寸随着Al含量的增加而增大,随着Sn含量的增加而减小,其中Mg-5Al-1Sn-0.3Mn合金板材的晶粒能够通过退火处理进一步细化。合金板材中的第二相数量随着Al、Sn含量的增加呈现递增趋势,其主要第二相包括Mg17Al12与Mg2Sn。合金板材基面织构强度随Al含量的增加表现出先升高后降低的趋势,随Sn含量的增加而不断上升。②Mg-Al-Sn-Mn合金挤压板材沿挤压方向的综合力学性能随着Al、Sn含量的增加而提高,其中力学性能最好的Mg-5Al-1Sn-0.3Mn和Mg-5Al-3Sn-0.3Mn合金板材的,抗拉强度分别达到了282MPa和290MPa,延伸率分别高达了22.7%和25.7%,其强化机制主要有固溶强化和第二相强化;塑性的提高原因主要有晶粒细化和织构弱化。退火处理后,Mg-5Al-1Sn-0.3Mn合金性能得到进一步提高,抗拉强度提升至304MPa,延伸率无明显变化,强度提高的原因是细晶强化和织构强化;合金板材的各向异性随Al含量的增加而降低,随Sn含量的增加而提高。③Mg-Al-Sn-Mn系合金挤压板材在热轧后发生了明显的再结晶现象,晶粒沿轧制方向拉长,第二相在轧制过程中被破碎并且沿轧制方向分布,Al、Sn含量的增加导致轧制板材的基面织构强度降低。退火后的Mg-Al-Sn-Mn系合金轧制板材发生静态再结晶,晶粒大小变得均匀,第二相部分溶入基体,且基面织构强度随着Al、Sn含量的增加而弱化。④Mg-Al-Sn-Mn系合金轧制板材退火后的综合力学性能随Al含量的增加而提高增加,而Sn含量增加时力学性能变化不明显;其中性能最好的Mg-5Al-1Sn-0.3Mn和Mg-5Al-3Sn-0.3Mn的屈服强度分别达到了223MPa和233MPa;抗拉强度分别达到了313MPa和324MPa;延伸率分别高达25.2%和24.1%,其强化机制主要有细晶强化、固溶强化、第二相强化以及织构强化,塑性的提高原因主要有晶粒细化和织构弱化。合金板材的各向异性随着Al、Sn含量的增加而减弱,影响各向异性的原因主要是织构强度。⑤论文通过挤压、轧制和退火处理,在优化合金成分的基础上,获得了低成本高性能的Mg-Al-Sn-Mn合金板材,其力学性能明显优于现行的商用镁合金板材的力学性能,具有较好的工程应用潜力。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22

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本文编号：1301585