高Mg含量Al-Mg-Si合金的组织与性能研究

发布时间：2017-06-04 21:02

  本文关键词：高Mg含量Al-Mg-Si合金的组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航空、航天以及汽车等工业材料发展的趋势主要包括轻量化、高性能、低成本、耐蚀、安全和环保节能等方面。出于轻量化的要求，结构减重对于飞行器、汽车制造具有重要的现实意义，因此高比强、高比刚度铝合金的发展在航空航天以及汽车工业中具有广泛的前景。 Al-Mg-Si合金属于6×××系合金，由于具有优良的耐蚀性、成形性、可焊性等优点，被广泛应用于工业生产中。本论文大幅度增加Al-Mg-Si合金中Mg元素的含量以降低合金的密度，为了控制Mg在合金中的存在形式，通过增加合金中Si元素的含量且控制Mg、Si的比例，使大部分Mg与Si形成Mg2Si增强相。由于Mg2Si相是一种脆性相，多以汉字状和多边形状分布在合金的基体上，，会割裂基体，影响合金的性能。因此，本论文同时研究了通过添加微量Sr元素对Mg2Si相的尺寸、形态和分布的作用，以改善高镁含量Al-Mg-Si合金的组织与性能。 本论文共炼制了含有15%Mg和18%Mg两种系列共八种成分的合金，通过采用金相观察、XRD物相分析和扫描电镜对合金的铸态组织进行分析，并讨论了Sr对合金中Mg2Si相的变质作用及机理；选取有代表性的合金进行热挤压，研究再结晶退火和固溶时效对合金的组织与性能的影响。 研究结果表明，铸态合金和挤压态合金中主要的物相为α-Al相和Mg2Si相，含有15%Mg的Al-Mg-Si系列合金中含有少量的AlMg相，含有18%Mg的Al-Mg-Si系列合金中含有Al_(12)Mg_(17)相，加入微量Sr元素进行变质后，合金中还出现了微量Al4Sr相。Sr的加入细化了合金中的Mg2Si相和Al_(12)Mg_(17)相。加入Sr后，块状初晶Mg2Si相的尺寸减小，汉字状共晶Mg2Si相被打碎，长条状Al_(12)Mg_(17)相变为短棒状。Sr的加入量为0.1%时细化效果最好。进一步增加Sr的含量，Mg2Si相聚集长大。 经过挤压加工后，合金发生了动态再结晶，组织得到明显的细化，Mg2Si相得到明显碎化，呈短棒状或细小的颗粒状弥散分布在基体上，但仍然存在尺寸较大的初晶Mg2Si相。力学性能分析表明，上述合金具有较好的塑性，固溶时效处理可以提高合金拉伸强度，但塑性有所降低。挤压后合金的织构特征分布表明Sr的加入弱化了织构强度，退火使织构的强度减弱。
【关键词】：Al-Mg-Si合金 微观组织 Mg2Si相 Sr 力学性能 织构
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 文献综述12-22
• 1.1 Al-Mg-Si 合金概述12-17
• 1.1.1 纯铝的基本特点12
• 1.1.2 铝合金的分类12-15
• 1.1.3 Al-Mg-Si 合金的性能与应用15-16
• 1.1.4 Al-Mg-Si 合金中的增强相16-17
• 1.2 铝合金的强化方法17-18
• 1.3 关于 Al-Mg-Si 合金研究中存在的问题18-19
• 1.4 本文研究的目的与意义19-21
• 1.5 本文研究的内容21-22
• 第2章 实验过程及测试分析手段22-28
• 2.1 实验原材料与合金成分22
• 2.2 实验设备22-23
• 2.3 实验方法23-24
• 2.3.1 合金制备与加工处理工艺流程23-24
• 2.4 材料组织观察与性能测试24-28
• 2.4.1 金相组织观察24
• 2.4.2 扫描电镜分析24-25
• 2.4.3 X 射线衍射分析25
• 2.4.4 透射电镜分析25
• 2.4.5 硬度测试25-26
• 2.4.6 力学性能测试26
• 2.4.7 合金中初晶 Mg2Si 相尺寸的测量26-27
• 2.4.8 合金密度测试27-28
• 第3章 铸态 Al-Mg-Si 合金组织性能与 Sr 的变质作用研究28-44
• 3.1 铸态合金的微观组织分析28-31
• 3.2 Sr 元素对合金微观组织的影响31-40
• 3.2.1 Sr 对 M 合金微观组织的影响31-34
• 3.2.2 Sr 对 N 合金微观组织的影响34-37
• 3.2.3 Sr 对合金微观组织的变质机理的分析讨论37-40
• 3.3 均匀化处理对微观组织的影响40-42
• 3.3.1 均匀化处理对未变质合金微观组织的影响41
• 3.3.2 均匀化处理对变质合金微观组织的影响41-42
• 3.4 铸态合金的压缩性能分析42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 热挤压 Al-Mg-Si 合金的组织与力学性能研究44-67
• 4.1 挤压态合金的微观组织分析44-50
• 4.2 再结晶退火对合金的微观组织和力学性能的影响50-55
• 4.2.1 再结晶退火对合金微观组织的影响51-52
• 4.2.2 力学性能分析52-53
• 4.2.3 拉伸断口分析53-55
• 4.3 固溶处理和时效对挤压态合金组织和力学性能的影响55-65
• 4.3.1 固溶处理后的合金微观组织56-58
• 4.3.2 时效后的合金组织结构58-62
• 4.3.3 时效对挤压态合金拉伸性能的影响62-63
• 4.3.4 时效后合金的拉伸断口分析63-65
• 4.4 合金的密度测试65
• 4.5 本章小结65-67
• 第5章 挤压态合金的织构研究67-79
• 5.1 Al-Mg-Si 合金中的织构67-78
• 5.1.1 挤压态合金织构67-73
• 5.1.2 退火后合金织构的 ODF 图73-78
• 5.2 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文84

【参考文献】

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本文编号：422098