抗菌Al-Mg-Si合金组织与性能研究

发布时间：2017-09-04 12:04

本文关键词：抗菌Al-Mg-Si合金组织与性能研究

【摘要】：Al-Mg-Si合金属于中强度铝合金,密度低、耐腐蚀、焊合性好,在汽车材料、建筑材料、生活器具材料中应用广泛。赋予Al-Mg-Si合金抗菌能力,可以进一步扩大其应用。本文向普通Al-Mg-Si (6063)合金中分别添加1%、3%、5%的Zn,0.1%、0.5%、0.8%的Ag以及0.3%、0.6%、1%的稀土元素,制备出新的成分的铝合金。通过覆膜法以及平板计数法进行抗菌实验检测合金的抗菌能力；利用金相显微镜、维氏硬度测试机、微分差热分析仪、万能拉伸试验机、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站对合金的组织与性能进行检测和研究。DSC研究发现,添加Zn、Ag和稀土并未改变Al-Mg-Si合金中沉淀相的脱溶顺序。含Zn的Al-Mg-Si合金的脱溶相仍以Mg2Si相为主,Zn含量≤3%时,Zn促进脱溶相析出,放热峰的位置逐渐向低温方向移动；Zn含量为5%时,抑制脱溶相析出。Ag促进脱溶相析出,但作用比Zn弱。稀土使DSC曲线上放热峰的位置略有前移且放热峰的强度增大,促进合金中沉淀相析出。采用硬度计研究添加Zn、Ag和稀土的Al-Mg-Si合金的时效特性发现,Al-Mg-Si合金出现两个硬度峰值。当进行170℃时效时,第一个峰值硬度较低,第二个峰值硬度较高；提高时效温度,第一峰值硬度提高,但第二个峰值硬度变化不大或下降。Zn含量≤3%时,可以显著提高Al-Mg-Si合金的时效强化特性,含3%Zn合金的硬度效果最好。含0.5%Ag的合金时效硬化效果明显,Ag含量高,铝合金的硬化速度快,峰值硬度高。稀土对铝合金时效硬化效果不显著,时效温度越高,达到的硬度越低。采用覆膜法及平板计数法研究了Zn、Ag及稀土含量对Al-Mg-Si合金抗菌能力的影响,发现Zn元素的加入使Al-Mg-Si合金获得抗菌能力,时效处理后的Al-Mg-Si-Zn合金的抗菌能力更高,抗菌率达到80%以上。含Ag的6063铝合金铸态时具有一定抗菌能力,时效处理后抗菌率达99.9%。添加稀土元素后,时效处理后,抗菌能力为55%。采用化学工作站研究Zn、Ag及稀土含量对Al-Mg-Si合金耐蚀性的影响,绘制出Tafel曲线,计算腐蚀电位和腐蚀电流,发现Zn元素改善了合金的耐腐蚀性能,Ag元素使得Al-Mg-Si合金的耐腐蚀性能降低,而稀土元素是在一定含量范围内,使合金耐腐蚀性能最好,超过和低于此范围均会对合金的耐腐蚀性能造成损害。固溶处理有助于提高合金的耐腐蚀性能。研究了Zn、Ag及稀土含量对Al-Mg-Si合金拉伸性能的影响,并采用扫描电子显微镜进行断口分析,发现Zn元素能够改善Al-Mg-Si的拉伸性能,随着Zn元素的升高,Al-Mg-Si合金的抗拉强度升高,延伸率降低；Ag元素可以提高Al-Mg-Si合金的抗拉强度,降低延伸率；稀土元素对合金的延伸率影响不大,在一定范围内(0.3%-0.6%)提高合金的抗拉强度,但是超过一定含量,合金的抗拉强度降低。加入Zn、Ag及稀土的Al-Mg-Si合金拉伸断口为韧性断口,出现大量韧窝,合金元素的增加,使韧窝变得浅且数量变少,尺寸不均匀。
【关键词】：Al-Mg-Si合金 抗菌性能 力学性能 热处理 耐蚀性能
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
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