Sn、Sr对Mg-5Zn-2Al镁合金组织及性能的影响

发布时间：2017-08-19 20:04

  本文关键词：Sn、Sr对Mg-5Zn-2Al镁合金组织及性能的影响

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【摘要】：镁合金以其密度小、比强度比刚度高、减震电磁屏蔽性能好、易于回收等特点,受得到了广泛的关注,并已应用于汽车、航天、3C等领域。但由于镁合金的高温性能较差,限制了其在工业领域的进一步应用,因此研究开发具有良好高温强度的镁合金具有重要的意义。本文以ZA52合金为基础合金,以Sn、Sr为合金元素,采用真空电阻熔炼炉制备了ZA52-x Sn(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0)合金、ZA52-x Sr(x=0.2,0.5,1.0)合金及ZA52-1.0Sn-x Sr(x=0.2,0.5)共10种不同成分的合金,通过XRF成分分析,XRD物相分析,金相显微镜、SEM和EDS能谱分析、TEM等一系列方法对上述10种不同的合金进行了研究,探索了Sn、Sr添加对铸态、热挤压态、挤压后热处理态合金的显微组织和第二相的影响及变化规律,并使用力学性能测试仪器对不同合金在不同状态下的力学性能进行了测试。在ZA52合金中添加Sn元素制备了ZA52-x Sn(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0)合金,其中ZA52合金由α-Mg,Mg32(Al,Zn)49和少量Mg Zn相组成,添加Sn后形成了Mg2Sn相,合金的铸态枝晶随Sn含量的增加而减小并逐渐转变成较为圆整的蔷薇状,铸态力学性能也得到改善。经过均匀化处理后合金中的Mg32(Al,Zn)49和Mg Zn相大部分固溶于基体,铸态枝晶转变成粗大等轴晶,经过挤压后均变成了细小的等轴晶,随Sn含量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,合金的室温力学性能和高温力学性能依次提高,在添加量为3%时达到最高。通过对比T5和T6态热处理后合金的室温力学性能发现,合金性能均在3%Sn时达到最大,且T6态合金室温力学性能高于T5态,其中YS=280MPa,UTS=371MPa,EL=9.3%。可见Sn含量为3%时合金综合力学性能最佳。在ZA52合金中添加Sr元素制备了ZA52-x Sr(x=0.2,0.5,1.0)合金,通过XRD物相分析发现合金中形成了少量Al4Sr相,合金的铸态枝晶得到细化并随Sr含量增加逐渐转变成蔷薇状,铸态合金的力学性能在0.5%添加量时改善最为显著。合金的均匀化效果随Sr含量的增加而减弱,经过挤压后合金的晶粒得到细化,第二相沿挤压方向被挤碎,合金力学性能相比铸态得到大幅提高,其中室温屈服强度随Sr的增加而提高,高温强度却随Sr的增加而降低。对ZA52-x Sr合金进行了T5和T6热处理后发现,Mg32(Al,Zn)49的析出随Sr的增加而减少,且T6态合金力学性能低于T5态合金的力学性能。综合对比发现ZA52-0.5Sr合金综合力学性能最佳。在ZA52合金中复合添加Sn、Sr制备了ZA52-1.0Sn-x Sr(x=0.2,0.5)合金,除了以上所述的第二相外,合金中还出现了Mg Sn Sr相,并分布于晶内。Sn、Sr复合添加能够进一步细化铸态枝晶,改善铸态力学性能。对比ZA52-x Sn和ZA52-x Sr合金,发现Sn、Sr复合添加后合金挤压态的室温屈服强度和抗拉强度均得到进一步提高,高温力学性能则高于ZA52-x Sr合金。经过T5热处理后,ZA52-1.0Sn-x Sr合金的力学性能均优于ZA52-x Sn和ZA52-x Sr合金,且在Sr添加量为0.2%时达到最大,其屈服强度和抗拉强度分别为267MPa,389MPa,延伸率为14%,而T6态合金的室温力学性能则低于T5态合金,综合分析发现,Sn、Sr复合添加对ZA52合金力学性能的改善最为明显,且Sr含量为0.2%时力学性能最好。
【关键词】：ZA52 Sn Sr 显微组织 力学性能
【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
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 镁及镁合金10-13
• 1.1.1 镁的性质及用途10
• 1.1.2 镁合金的强化机制10-11
• 1.1.3 常用的合金元素11-13
• 1.2 镁合金系列及研究现状13-14
• 1.3 镁及其合金的加工工艺14-15
• 1.4 镁合金的热处理15-16
• 1.5 MG-ZN-AL系镁合金研究现状16
• 1.6 课题研究目的及意义16-17
• 1.7 课题研究内容和技术路线17-20
• 1.7.1 研究内容17
• 1.7.2 技术路线17-20
• 2 实验方案及研究方法20-26
• 2.1 合金制备20-21
• 2.1.1 合金成分设计及原料选择20
• 2.1.2 合金的制备20-21
• 2.1.3 合金成分分析21
• 2.2 合金的挤压变形21-22
• 2.2.1 示差扫描量热法分析（DSC）21
• 2.2.2 均匀化热处理21
• 2.2.3 热挤压变形21-22
• 2.3 合金的热处理工艺22
• 2.4 合金的显微组织分析22-23
• 2.4.1 物相分析22
• 2.4.2 金相观察22-23
• 2.4.3 扫描电镜和能谱分析23
• 2.4.4 透射电镜分析23
• 2.5 合金的力学性能测试23-26
• 2.5.1 常温力学性能23-24
• 2.5.2 高温力学性能24
• 2.5.3 显微硬度测试24-26
• 3 SN的添加对ZA52镁合金组织和性能的影响26-46
• 3.1 铸态合金的显微组织和性能26-31
• 3.1.1 ZA52-x Sn合金物相分析结果26
• 3.1.2 铸态合金的显微组织26-30
• 3.1.3 铸态合金的力学性能30-31
• 3.2 均匀化态合金的显微组织31-34
• 3.3 挤压态合金的组织与性能34-37
• 3.3.1 挤压态合金的显微组织34-36
• 3.3.2 挤压态合金室温力学性能36-37
• 3.3.3 挤压态合金高温力学性能37
• 3.4 挤压态合金热处理后的组织及性能37-44
• 3.4.1 热处理工艺的制定37-40
• 3.4.2 T5处理对合金组织及性能的影响40-42
• 3.4.3 T6处理对合金组织及性能的影响42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 3.5.1 铸态44
• 3.5.2 均匀化态44
• 3.5.3 挤压态44-45
• 3.5.4 热处理态45-46
• 4 SR的添加对ZA52镁合金组织性能的影响46-70
• 4.1 铸态合金的显微组织和力学性能46-50
• 4.1.1 铸态合金物相分析结果46
• 4.1.2 铸态合金的显微组织46-49
• 4.1.3 铸态合金室温力学性能49-50
• 4.2 均匀化态合金的显微组织50-53
• 4.3 挤压态合金的显微组织及性能53-59
• 4.4 挤压态合金热处理后的组织及性能59-67
• 4.4.1 固溶工艺对合金组织的影响59-61
• 4.4.2 时效(T5)热处理对合金组织及性能的影响61-65
• 4.4.3 固溶时效(T6)热处理对合金组织及性能的影响65-67
• 4.5 本章小结67-70
• 4.5.1 铸态67
• 4.5.2 均匀化态67
• 4.5.3 热挤压态67
• 4.5.4 热处理67-70
• 5 SN、SR复合添加对ZA52镁合金组织性能的影响70-84
• 5.1 铸态合金的显微组织和力学性能70-73
• 5.1.1 铸态合金的显微组织70-72
• 5.1.2 铸态合金室温力学性能72-73
• 5.2 均匀化态合金的显微组织73-75
• 5.3 挤压态合金的组织及性能75-78
• 5.3.1 挤压态合金的显微组织75-77
• 5.3.2 挤压态合金的力学性能77-78
• 5.4 时效（T5）处理对合金显微组织和力学性能的影响78-80
• 5.5 固溶时效处理（T6）处理对合金显微组织和力学性能的影响80-82
• 5.6 本章小结82-84
• 5.6.1 铸态82
• 5.6.2 均匀化态82
• 5.6.3 热挤压态82
• 5.6.4 热处理态82-84
• 6 结论84-86
• 致谢86-88
• 参考文献88-96
• 附录96
• A. 作者攻读硕士期间取得的科研成果96
• B. 作者攻读硕士期间获得的奖励96

【参考文献】

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本文编号：702671