Mg-7Zn-xV镁合金及其半固态组织与性能的研究

发布时间：2020-06-11 04:23

【摘要】：随着社会的不断发展,镁合金由于质量轻、密度小、比强度高等特点越来越受到重视。采用一般压铸方法生产的镁合金,其力学性能较低,阻碍了镁合金的应用范围。因而开发出新型的镁合金就十分必要了。半固态成形工艺是目前较为新型的成形工艺之一,能够很好地解决镁合金产品的许多问题。本文以Mg-7Zn二元合金为基础,通过添加一定量的V元素,并且通过光学显微镜、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等方法来进行以下的研究。对铸态Mg-7Zn-x V镁合金的组织与性能进行了研究,结果表明:随着适量金属V元素的添加量逐步增多,其铸态合金的非枝晶组织逐渐细化,其拉伸性能和延伸率呈现先上升后下降的趋势。当V的含量为0.1%和0.3%时,相比于Mg-7Zn二元合金,其抗拉强度与延伸率明显增加,其抗拉强度分别为194MPa、192MPa,延伸率分别为12.70%与12.10%,当V的含量为0.5%时,其抗拉强度与延伸率开始下降。由X射线衍射分析可知,在添加了V的Mg-7Zn三元合金,其主要是由α-Mg基体与Mg_7Zn_3相和Mg_(102.09)Zn_(39.60)相构成。研究了热处理对铸态Mg-7Zn-0.1V镁合金组织与性能的影响,研究表明:在340°C下,固溶10h,其固溶效果最好。大量的共晶相进入了基体中,残余的共晶相呈均匀、弥散状分布。在此基础上,进行160°C下的时效处理,随着时效时间的延长,析出的沉淀相越来越多,在160°C下,时效40h时,其合金的析出相均匀地分布,其抗拉强度与显微硬度均达到最大值,分别为305MPa和92.7VHN。通过半固态等温热处理,研究了保温温度和保温时间对Mg-7Zn-x V镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:保温温度和保温时间对Mg-7Zn-x V非枝晶组织的演变有重要的影响;提高保温温度或是延长保温时间,可以使Mg-7Zn-x V中的非枝晶组织转变为更加细小且分布均匀的球状颗粒;当保温温度过高或是保温时间过长时,半固态颗粒会出现合并和长大,其主要的演变机制与Ostwald熟化规律相符合;Mg-7Zn-0.1V合金的最佳等温热处理工艺是:保温温度600°C,保温时间40min,非枝晶颗粒的平均尺寸为46μm,形状因子为1.28。Mg-7Zn-0.3V合金的最佳等温热处理工艺是:保温温度605°C,保温时间40min,非枝晶颗粒的平均尺寸为48.5μm,形状因子为1.26。Mg-7Zn-0.5V合金的最佳等温热处理工艺是:保温温度605°C,保温时间30min,非枝晶颗粒的平均尺寸为47.2μm,形状因子为1.26。
【图文】：

示意图,拉伸试样,棒状,试样

预热好的锌锭加入；继续升高温度，当炉子的温度达到 740C° 时，将预热好属钒加入。3) 精炼：当熔炼炉温度下降到 720C° 时，将根据熔炼时的合金质量称量好适的精炼剂(C2Cl6)，用预热清理干净过的钟罩加入到合金金属液中，进行精程，在这个过程中，要注意继续通入氩气进行保护，并用钟罩不断搅动金属至金属液表面呈现银白色为止，然后扒去金属液表面的炉渣，撒上适量的覆，完成精炼。3) 浇注：金属液静置 15min 左右后，不断调整熔炼炉的温度，使温度逐渐到 710C° 时，进行浇注。在浇注之前，要提前将在保温箱内预热好的浇注模速而又准确的组合完成，以保证浇注工作顺利进行，并且浇注过程中速度要，过快或是过慢都会对合金产生一定不好的影响。在浇注过程中，要均匀广向合金的金属液表面以及模具上喷洒适量的硫粉，以阻碍金属液与空气中的气体发生接触，，使得合金后续的性能有一定的保障。使用的模具以及试样的过程如图 2.1 所示。

示意图,拉伸试样,示意图,硬度值

图 2.2 拉伸试样示意图Figure 2.2 Schematic diagram of tensile tes金的硬度试验，采用 FM-700 硬度样的上下平面打磨平整，以防止试而导致误差产生，测量试样的上下的误差。试验时，所要设置加载的样要完全保证至少有 8 个测试与分析完成后，要尽可能精确地算出和量，然后根据其产生的对角线的长度到该点的硬度值，测出所有点的硬值，作为其所测试试样的硬度值。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22

【参考文献】