AZ80镁合金微合金化和变形机制研究

发布时间：2017-05-23 13:22

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【摘要】：根据镁合金研究现状中存在的强度低、塑性差等不足,本文以AZ80镁合金为主要研究对象,采用不同的稀土元素作为合金化元素。为了减低成本控制稀土元素的添加量来进行成分设计。通过机械搅拌细化晶粒,获得均匀分布的稀土强化相,再通过热塑性变形工艺来获得高性能镁合金。通过上述研究,得出以下主要结论： (1)AZ80镁合金添加稀土之后,树枝晶形貌有所改善,Mg17Al12相呈断网状分布,而α-Mg和Mg17Al12生成的层片状相明显增多,稀土相以不规则块状分布,部分发生偏聚。时效后加入稀土的合金抗拉强度较AZ80提高了30-50MPa,以Gd和Nd的搭配添加后力学性能最优。改变Gd和Nd的添加含量,其中以总量为0.5%(wt.%)的添加量得到的合金抗拉强度和屈服强度较高,但伸长率有所下降。 (2)根据Miedema模型,计算得出Al和RE(混合稀土)之间的生成焓要大于Mg和RE之间的生成焓,所以AZ80合金加入RE后,RE会和Al元素结合生成新相。通过研究RE对AZ80镁合金时效过程中连续析出和不连续析出的影响,得出当重稀土和轻稀土混合搭配使用时对AZ80镁合金的组织和力学性能影响较好。 (3)在熔炼过程中施加机械搅拌可明显细化镁合金的晶粒,稀土相颗粒尺寸几乎都在5μm以下。通过改变搅拌温度,在640℃搅拌时,稀土相颗粒细小且分布均匀,可以获得较佳的显微组织和较好的力学性能。通过研究,在640℃搅拌时稀土相会提前形成,此时在搅拌器的作用力下会得到细小而且弥散分布的稀土相。在660℃甚至更高的温度搅拌时,稀土相是在凝固过程中形成,所以得到的稀土相尺寸较大,局部偏聚。 (4)AZ80稀土镁合金挤压后的组织中纤维组织较明显,AZ80析出的Mg17Al12相较多,但是随着RE含量的增多,Mg17Al12相析出减少,晶粒尺寸也有所增大,过多的稀土相弱化了动态再结晶的效果。其中抗拉强度最高为添加0.5%RE合金,为345MPa。随着RE含量的增加合金强度有所下降,但是伸长率逐步提高,当添加2%RE时伸长率最大,为12.2%,比AZ80提高了40.2%,加入RE可以提高AZ80合金的伸长率,改善合金的塑性。 (5)AZ80稀土镁合金轧制得到的组织比较致密,Mg17Al12相析出较多,晶粒尺寸细小, RE含量的增多没能减少Mg17Al12相的析出,合金中存在着大量孪晶。其中添加0.5%RE合金的抗拉强度和伸长率最高,分别为385MPa和5.3%,抗拉强度较AZ80提高了25MPa,表现出较好的综合性能。
【关键词】：AZ80镁合金 微合金化 机械搅拌 挤压 轧制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 AZ80镁合金的基本性质9-11
• 1.2 镁合金的强化途径11-13
• 1.3 稀土元素对镁合金性能的影响13-16
• 1.3.1 稀土在镁合金中的主要作用14
• 1.3.2 部分稀土元素在镁合金中的作用14-16
• 1.4 机械搅拌的应用16-17
• 1.5 变形镁合金的研究17-22
• 1.5.1 镁合金的塑性变形机制17-19
• 1.5.2 镁合金的动态再结晶19-20
• 1.5.3 挤压工艺的研究和参数的确定20-21
• 1.5.4 轧制工艺的研究和参数的确定21-22
• 1.6 论文的研究目的及研究内容22-24
• 2 AZ80镁合金微合金化过程中的组织和性能变化24-41
• 2.1 实验与检测设备24-26
• 2.1.1 熔炼设备24
• 2.1.2 实验模具24-25
• 2.1.3 成分分析25
• 2.1.4 金相观察25
• 2.1.5 微观形貌分析25
• 2.1.6 相分析25
• 2.1.7 拉伸实验25-26
• 2.2 不同稀土元素对镁合金组织和力学性能的影响26-34
• 2.2.1 合金的成分设计26-27
• 2.2.2 铸态组织和力学性能分析27-29
• 2.2.3 Mg-Al合金中稀上元素存在形式的理论分析29-30
• 2.2.4 均匀化制度研究30-32
• 2.2.5 时效组织分析32-34
• 2.3 稀土元素含量对AZ80镁合金组织和力学性能的影响34-40
• 2.3.1 铸态组织分析35-37
• 2.3.2 均匀化态组织分析37-39
• 2.3.3 时效分析39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 机械搅拌对AZ80镁合金组织和力学性能的影响41-49
• 3.1 搅拌对AZ80稀土镁合金组织的影响41-43
• 3.1.1 实验步骤41-42
• 3.1.2 金相组织对比42
• 3.1.3 铸态力学性能对比42-43
• 3.2 搅拌温度对AZ80稀土镁合金组织的影响43-48
• 3.2.1 实验步骤44-45
• 3.2.2 金相组织对比45-46
• 3.2.3 力学性能对比46
• 3.2.4 稀上相形成过程研究46-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 塑性变形对AZ80稀土镁合金组织和力学性能的影响49-58
• 4.1 挤压对AZ80稀土镁合金组织和力学性能的影响49-53
• 4.1.1 实验方法49
• 4.1.2 挤压后AZ80稀土镁合金的显微组织分析49-51
• 4.1.3 挤压态力学性能分析51-53
• 4.2 轧制对AZ80稀土镁合金组织和力学性能的影响53-57
• 4.2.1 实验方法53-54
• 4.2.2 轧制后AZ80稀土镁合金的显微组织分析54-56
• 4.2.3 轧制后镁合金力学性能分析56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 罗小萍;深度塑性形变对镁合金微观组织和强塑性影响研究[D];太原科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 屈瑞肖;Mn、RE对AZ61镁合金挤压变形抗力及组织均匀性影响的研究[D];郑州大学;2013年

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本文编号：388084