热处理对Mg-7Zn-0.3Mn-xCu镁合金微观组织及性能的影响
发布时间：2021-09-04 19:51
压铸成形是制备镁合金工件的常用方法,液态压铸件无法通过热处理进一步提高性能,而半固态压铸件是可以进行热处理的,这为解决镁合金工件的生产问题提供了一条新的途径。然而目前用于半固态成形的各种牌号镁合金热处理强化效果较差,不能充分发挥半固态成形可热处理的这一优势。Mg-Zn-Mn基合金是具备良好时效强化效应的镁合金,本文在Mg-7Zn-0.3Mn合金的基础上添加了微量Cu元素,以期该新型合金在半固态成形技术下不仅具备较优的热处理效果,也可满足半固态成形对微观组织的要求,为达到这一目标,本文通过OM、XRD、SEM、TEM和硬度测试等方法,得出了以下结论:首先,对铸态Mg-7Zn-0.3Mn-x Cu合金的组织及硬度进行了研究,结果表明:添加Cu元素后,有新相CuMgZn形成,含Cu的三种实验合金均由α-Mg和共晶组织（α-Mg+CuMgZn+MgZn2+Mg4Zn7）组成。当Cu含量为1.0wt.%时,对晶粒的细化效果最优,合金的组织改善效果最好,硬度最大,达到了54.3HV。随后,通过半固态等温热处理,对Mg-7Zn-0.3...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半固态成形工艺流程图
工程硕士学位论文7铸的金属材料放入电阻箱进行二次加热，在半固态温度区间保持一定时间后，获得符合要求的半固态非枝晶组织。如图1.2所示，该方法工艺过程简单、高效环保且成本很低，符合实验室研究中需快速获得半固态非枝晶组织的要求。图1.2半固态等温热处理简图1.5镁合金半固态组织的热处理探究针对传统铸造方式制备的镁合金，科研人员已围绕其固溶和时效热处理进行了较为深入的研究且取得了不少成果，但关于镁合金半固态非枝晶组织的热处理研究因起步较晚导致成果少之又少。张友法[46]等对触变注射成形AZ91D镁合金的T4与T6热处理工艺进行了研究。结果发现，合金经410°C×16h固溶处理后再在相同时间(16h)不同温度(120°C和170°C)下充分时效，α-Mg的硬度值分别为80.7HV和83.3HV，且随着逐渐延长T6时间或提高T6温度，α-Mg的硬度值在沉淀强化的作用下呈逐渐增大趋势。李元东[47]等研究了触变铸造AZ91D镁合金在不同时效工艺下的硬度变化。结果表明：将实验合金在415oC下分别固溶8h和24h，并进行相同工艺的时效处理后，发现适当的延长固溶时间对合金的时效强化效果有益。合金经工艺为415oC×24h的T4处理后，于不同温度(220°C和200°C)下进行时效处理，发现低温时效下(最高硬度值)的强化效果明显优于高温时效。可惜的是，以上研究不但没能详细分析T6过程中析出相的组织演变过程，而且也没有提出半固态非枝晶组织在时效热处理后的强化机理，然而这两点对于半固态镁合金的发展是十分重要的。1.6课题研究目的、意义及内容1.6.1课题研究目的及意义如前文所述，Mg-Zn二元合金因其组织性能较差，很少直接应用在工业生产。据袁炜[48]的研究可知，Mg-Zn-Mn合金在时效过程中，在晶界处弥散分布的Mn颗粒阻碍了晶界的迁移和晶粒的长大，起到了细晶?
工程硕士学位论文9第2章实验内容与方案2.1研究技术路线依据课题所要探索内容及目的，制定了如图2.1所示的本实验具体技术方案。图2.1实验技术方案流程图2.2实验材料与合金制备2.2.1合金成分的确定本论文依据课题组先前的研究成果及项目研究目标，确定以Mg-7Zn-0.3Mn三元合金为基，选择Cu作为本实验的合金变量，根据各元素的交互作用，将Cu的添加量定为0wt.%，0.5wt.%，1.0wt.%，1.5wt.%，设计出了Mg-Zn-Mn-Cu合金。综上，本研究中共设计了4种成分的合金，具体的合金成分如表2.1所示。表2.1Mg-7Zn-0.3Mn-xCu实验合金的设计成分（wt.%）AlloyNominalcomposition(wt.%)ZnMnCuMgMg-7Zn-0.3Mn70.30Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-0.5Cu70.30.5Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-1.0Cu70.31.0Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-1.5Cu70.31.5Bal.2.2.2合金材料及实验设备制备Mg-7Zn-0.3Mn-xCu镁合金所用的原材料为纯Mg锭、Zn锭、切成小块的Cu板(＞99.99wt.%)和Mg-5%Mn(质量百分含量)中间合金。熔炼过程中，熔炼装置为可通氩气进行熔体保护的SG27.5KW型井式电阻炉(额定功率、温度分别为7.5Kw和1000°C，每次的下料量为4000±100g)；熔炼时控制炉温的设备为
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在汽车零部件中的应用与发展[J]. 纪宏超,李轶明,龙海洋,裴未迟,李耀刚. 铸造技术. 2019(01)
[2]Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金的非枝晶组织演变及机理[J]. 黄晓锋,马振铎,张玉,毕广利,李雅. 中国有色金属学报. 2018(12)
[3]锡对Mg-5Zn-1Mn合金显微组织及拉伸性能的影响[J]. 佘庆元,严红革,陈吉华,苏斌,陈潮,陆梅,曹梦馨,余浪. 机械工程材料. 2017(05)
[4]等温热处理对Mg-6Zn-3Cu合金半固态组织演变的影响[J]. 黄晓锋,张玉,秦牧岚,郝远. 材料热处理学报. 2016(08)
[5]等温热处理对AZ91D+Ce镁合金半固态组织的影响[J]. 胡勇,饶丽,黎秋萍,万强. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[6]二次重熔工艺对ZA92镁合金半固态浆料固相颗粒的影响[J]. 李春,崔乐,贠永军,徐海龙,袁训锋,周春生,李元东. 铸造. 2015(11)
[7]Cd和Nd对ZK60镁合金组织和性能的影响[J]. 李金柱,黎小辉,周楠,戚文军,赵明纯. 特种铸造及有色合金. 2013(11)
[8]ZA74镁合金非枝晶组织的演变过程及机理[J]. 冯凯,黄晓锋,马颖,阎峰云,郝远. 中国有色金属学报. 2013(03)
[9]镁及镁合金功能材料的研究进展[J]. 陈先华,耿玉晓,刘娟. 材料科学与工程学报. 2013(01)
[10]锌含量对铸造镁锌锆合金阻尼及力学性能的影响[J]. 马永栋,潘安霞,马立群,陈信宇,尹明勇,丁毅. 机械工程材料. 2013(02)
博士论文
[1]新型Mg-Zn-Al-Sm/Mn镁合金的组织、性能及其强化机理研究[D]. 张玉.兰州理工大学 2018
[2]Mg-6Zn-xCu-0.6Zr（x=0-2.0）铸造镁合金的时效行为、显微组织及力学性能研究[D]. 朱红梅.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]热处理对Mg-6Zn-1Cu-xMn镁合金微观组织及性能的影响[D]. 张乔乔.兰州理工大学 2019
[2]热处理对ZC61-xCr镁合金微观组织的影响[D]. 马亚杰.兰州理工大学 2019
[3]Mg-xZn-yCu镁合金及其半固态组织与性能的研究[D]. 李兴鹏.兰州理工大学 2014
[4]Mg-6Zn-（12）Cu（-0.5Bi）合金的时效强化研究[D]. 何娜.东北大学 2013
[5]新型Mg-6Zn-1M变形镁合金组织与性能研究[D]. 袁炜.重庆大学 2007
本文编号：3383904
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半固态成形工艺流程图
工程硕士学位论文7铸的金属材料放入电阻箱进行二次加热，在半固态温度区间保持一定时间后，获得符合要求的半固态非枝晶组织。如图1.2所示，该方法工艺过程简单、高效环保且成本很低，符合实验室研究中需快速获得半固态非枝晶组织的要求。图1.2半固态等温热处理简图1.5镁合金半固态组织的热处理探究针对传统铸造方式制备的镁合金，科研人员已围绕其固溶和时效热处理进行了较为深入的研究且取得了不少成果，但关于镁合金半固态非枝晶组织的热处理研究因起步较晚导致成果少之又少。张友法[46]等对触变注射成形AZ91D镁合金的T4与T6热处理工艺进行了研究。结果发现，合金经410°C×16h固溶处理后再在相同时间(16h)不同温度(120°C和170°C)下充分时效，α-Mg的硬度值分别为80.7HV和83.3HV，且随着逐渐延长T6时间或提高T6温度，α-Mg的硬度值在沉淀强化的作用下呈逐渐增大趋势。李元东[47]等研究了触变铸造AZ91D镁合金在不同时效工艺下的硬度变化。结果表明：将实验合金在415oC下分别固溶8h和24h，并进行相同工艺的时效处理后，发现适当的延长固溶时间对合金的时效强化效果有益。合金经工艺为415oC×24h的T4处理后，于不同温度(220°C和200°C)下进行时效处理，发现低温时效下(最高硬度值)的强化效果明显优于高温时效。可惜的是，以上研究不但没能详细分析T6过程中析出相的组织演变过程，而且也没有提出半固态非枝晶组织在时效热处理后的强化机理，然而这两点对于半固态镁合金的发展是十分重要的。1.6课题研究目的、意义及内容1.6.1课题研究目的及意义如前文所述，Mg-Zn二元合金因其组织性能较差，很少直接应用在工业生产。据袁炜[48]的研究可知，Mg-Zn-Mn合金在时效过程中，在晶界处弥散分布的Mn颗粒阻碍了晶界的迁移和晶粒的长大，起到了细晶?
工程硕士学位论文9第2章实验内容与方案2.1研究技术路线依据课题所要探索内容及目的，制定了如图2.1所示的本实验具体技术方案。图2.1实验技术方案流程图2.2实验材料与合金制备2.2.1合金成分的确定本论文依据课题组先前的研究成果及项目研究目标，确定以Mg-7Zn-0.3Mn三元合金为基，选择Cu作为本实验的合金变量，根据各元素的交互作用，将Cu的添加量定为0wt.%，0.5wt.%，1.0wt.%，1.5wt.%，设计出了Mg-Zn-Mn-Cu合金。综上，本研究中共设计了4种成分的合金，具体的合金成分如表2.1所示。表2.1Mg-7Zn-0.3Mn-xCu实验合金的设计成分（wt.%）AlloyNominalcomposition(wt.%)ZnMnCuMgMg-7Zn-0.3Mn70.30Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-0.5Cu70.30.5Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-1.0Cu70.31.0Bal.Mg-7Zn-0.3Mn-1.5Cu70.31.5Bal.2.2.2合金材料及实验设备制备Mg-7Zn-0.3Mn-xCu镁合金所用的原材料为纯Mg锭、Zn锭、切成小块的Cu板(＞99.99wt.%)和Mg-5%Mn(质量百分含量)中间合金。熔炼过程中，熔炼装置为可通氩气进行熔体保护的SG27.5KW型井式电阻炉(额定功率、温度分别为7.5Kw和1000°C，每次的下料量为4000±100g)；熔炼时控制炉温的设备为
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在汽车零部件中的应用与发展[J]. 纪宏超,李轶明,龙海洋,裴未迟,李耀刚. 铸造技术. 2019(01)
[2]Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce镁合金的非枝晶组织演变及机理[J]. 黄晓锋,马振铎,张玉,毕广利,李雅. 中国有色金属学报. 2018(12)
[3]锡对Mg-5Zn-1Mn合金显微组织及拉伸性能的影响[J]. 佘庆元,严红革,陈吉华,苏斌,陈潮,陆梅,曹梦馨,余浪. 机械工程材料. 2017(05)
[4]等温热处理对Mg-6Zn-3Cu合金半固态组织演变的影响[J]. 黄晓锋,张玉,秦牧岚,郝远. 材料热处理学报. 2016(08)
[5]等温热处理对AZ91D+Ce镁合金半固态组织的影响[J]. 胡勇,饶丽,黎秋萍,万强. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[6]二次重熔工艺对ZA92镁合金半固态浆料固相颗粒的影响[J]. 李春,崔乐,贠永军,徐海龙,袁训锋,周春生,李元东. 铸造. 2015(11)
[7]Cd和Nd对ZK60镁合金组织和性能的影响[J]. 李金柱,黎小辉,周楠,戚文军,赵明纯. 特种铸造及有色合金. 2013(11)
[8]ZA74镁合金非枝晶组织的演变过程及机理[J]. 冯凯,黄晓锋,马颖,阎峰云,郝远. 中国有色金属学报. 2013(03)
[9]镁及镁合金功能材料的研究进展[J]. 陈先华,耿玉晓,刘娟. 材料科学与工程学报. 2013(01)
[10]锌含量对铸造镁锌锆合金阻尼及力学性能的影响[J]. 马永栋,潘安霞,马立群,陈信宇,尹明勇,丁毅. 机械工程材料. 2013(02)
博士论文
[1]新型Mg-Zn-Al-Sm/Mn镁合金的组织、性能及其强化机理研究[D]. 张玉.兰州理工大学 2018
[2]Mg-6Zn-xCu-0.6Zr（x=0-2.0）铸造镁合金的时效行为、显微组织及力学性能研究[D]. 朱红梅.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]热处理对Mg-6Zn-1Cu-xMn镁合金微观组织及性能的影响[D]. 张乔乔.兰州理工大学 2019
[2]热处理对ZC61-xCr镁合金微观组织的影响[D]. 马亚杰.兰州理工大学 2019
[3]Mg-xZn-yCu镁合金及其半固态组织与性能的研究[D]. 李兴鹏.兰州理工大学 2014
[4]Mg-6Zn-（12）Cu（-0.5Bi）合金的时效强化研究[D]. 何娜.东北大学 2013
[5]新型Mg-6Zn-1M变形镁合金组织与性能研究[D]. 袁炜.重庆大学 2007
本文编号：3383904
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