Mg-Zn-Al系镁合金的制备与性能研究

发布时间：2017-09-20 15:42

  本文关键词：Mg-Zn-Al系镁合金的制备与性能研究

  更多相关文章： 镁合金 合金化 快速凝固 压缩性能 腐蚀性能

【摘要】：镁合金作为质量最轻的属结构材料,由于比强度高、抗冲击性能良好,可满足航空航天、汽车及电子产品轻量化的要求,减少能源消耗和环境污染,因此成为欧美、日本等国家与地区工业应用增长最快的材料之一。但是同铝合金和其他合金相比,大部分镁合金的力学性能仍较低,耐腐蚀性能差的缺点极大限制了镁合金的广泛应用。本课题分别采用合金化与快速凝固方法来提高Mg-2Zn-4Al镁合金(简写为ZA24,下同)的性能。首先,通过添加不同含量稀土元素Y并探讨其对合金显微组织和力学性能的影响,确定最佳Y含量为0.5wt.%;其次,基于Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金(简写ZAW240,下同),分别添加0.5wt.%和0.8wt.%Ca元素并对比研究相应组织与性能的关系;最后研究快速凝固对合金组织和性能的影响,同时对ZA24和ZAW240合金运用不同热处理制度后的显微组织和硬度进行测定。研究结果表明:ZA24合金中添加0.5wt.%Y元素时,合金组织得到细化,同时合金的压缩性能和耐腐蚀性能得到提高。当Y元素添加量增加到1wt.%时,合金组织呈现粗化趋势且压缩性能下降,但耐腐蚀性能小幅上升。这主要是适量Y元素的添加引起的细晶强化、第二相强化等使得合金的抗压强度提高,同时也提高了腐蚀过程中表面膜的稳定性及减少阴极腐蚀趋势,进而提高合金的耐蚀性能。少量Ca元素加入到ZAW240合金后,合金组织出现粗化,压缩性能降低,但耐腐蚀性能升高。随着Ca元素添加量继续添加,合金的压缩性能和耐蚀性能均得到提高,这主要是由于当Ca添加量较少是其不能形成异质形核核心,随着Ca添加量提高,其异质形核效果使得晶粒细化,力学性能上升且在腐蚀介质中Ca元素易富积到合金表面提高其表面膜的稳定性进而抑制腐蚀的进行。此外,研究发现快速凝固处理能够显著细化合金晶粒并同时提高合金压缩强度和耐蚀性能。当Y元素的添加量为0.5wt.%时合金强化效果最佳,抗压强度由366MPa提高到474MPa,腐蚀速率由0.6768mm/y降为0.6101mm/y。当Ca元素添加量为0.8wt.%时,抗压强度由338MPa提高到417MPa,腐蚀速率由0.6561mm/y降为0.5860mm/y。但Mg-2Zn-4Al-0.5Ca合金快速凝固态的腐蚀速率较铸态时0.6651mm/y增加为1.0533mm/y,这是因为少量的Ca元素提升微电偶电池的活性,促进腐蚀过程。
【关键词】：镁合金 合金化 快速凝固 压缩性能 腐蚀性能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 镁合金的性质及应用11-13
• 1.2 Mg-Zn-Al系镁合金的研究进展13-16
• 1.2.1 Mg-Zn-Al镁合金的基本研究情况13-14
• 1.2.2 力学性能的研究进展14-15
• 1.2.3 耐蚀性能的研究情况15-16
• 1.3 快速凝固镁合金16-18
• 1.3.1 快速凝固技术简介16-17
• 1.3.2 快速凝固镁合金的研究进展17-18
• 1.4 本课题的研究目的和研究内容18-19
• 1.4.1 本课题的研究目的18
• 1.4.2 本课题的研究内容18-19
• 1.5 本文的研究路线19-21
• 第二章 实验与分析方法21-31
• 2.1 样品的制备21-26
• 2.1.1 原料及设备21-23
• 2.1.2 样品制备流程23-26
• 2.2 分析与测试方法26-28
• 2.2.1 显微组织分析26
• 2.2.2 压缩性能分析26-27
• 2.2.3 耐蚀性能分析27-28
• 2.3 热处理及硬度分析28-31
• 第三章Y元素对Mg-2Zn-4Al合金组织与性能的影响31-53
• 3.1 Y含量对铸态Mg-2Zn-4Al合金的组织与性能的影响31-41
• 3.1.1 Y含量对铸态Mg-2Zn-4Al合金显微组织的影响31-36
• 3.1.2 Y含量对铸态Mg-2Zn-4Al合金压缩性能的影响36-38
• 3.1.3 Y含量对铸态Mg-2Zn-4Al合金耐蚀性能的影响38-40
• 3.1.4 添加元素对性能提高的机理分析40-41
• 3.2 Y含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al合金棒的组织与性能的影响41-45
• 3.2.1 Y含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al合金微观组织的影响41-42
• 3.2.2 Y含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al合金压缩性能的影响42-43
• 3.2.3 Y含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al合金耐蚀性能的影响43-45
• 3.2.4 稀土Y元素对快速凝固镁合金性能提高的机理分析45
• 3.3 铸态与快速凝固态镁合金的对比45-50
• 3.3.1 铸态与快速凝固态Mg-Zn-Al的微观组织的比较45-47
• 3.3.2 铸态合金压缩性能与快速凝固态合金压缩性能的对比47-48
• 3.3.3 铸态与快速凝固态Mg-Zn-Al的耐蚀性能48-50
• 3.3.4 快速凝固对性能提高的机理分析50
• 3.4 本章小结50-53
• 第四章 Ca元素对Mg-2Zn-4Al-0.5Y组织与性能的影响53-69
• 4.1 Ca含量对铸态Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金的组织与性能的影响53-60
• 4.1.1 Ca含量对铸态Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金微观组织的影响53-56
• 4.1.2 Ca含量对铸态Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金压缩性能的影响56-57
• 4.1.3 Ca含量对铸态Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金耐蚀性能的影响57-59
• 4.1.4 添加Ca元素对合金性能影响机理分析59-60
• 4.2 Ca含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金棒的组织与性能的影响60-63
• 4.2.1 Ca含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金微观组织的影响60
• 4.2.2 Ca 含量对快速凝固 Mg-2Zn-4Al-0.5Y 合金压缩性能的影响60-62
• 4.2.3 Ca含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金耐蚀性能的影响62-63
• 4.2.4 Ca含量对快速凝固Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金影响机理分析63
• 4.3 添加Ca元素的Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金铸态与快速凝固态的对比63-67
• 4.3.1 添加Ca元素的Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金铸态与快速凝固态的显微组织63-64
• 4.3.2 添加Ca元素的Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金铸态压缩性能与快速凝固态的压缩性能64-65
• 4.3.3 添加Ca元素的Mg-2Zn-4Al-0.5Y合金铸态与快速凝固态的耐蚀性能65-66
• 4.3.4 快速凝固对性能提高的机理分析66-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第五章 热处理对Mg-2Zn-4Al和Mg-2Zn-4Al-0.5Y镁合金组织与性能的影响69-73
• 第六章 主要结论73-75
• 参考文献75-81
• 攻读学位期间取得的相关成果81-83
• 致谢83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈建波;冯凯;陈娟娟;胥林营;;Mg-Zn-Al镁合金研究现状[J];中国铸造装备与技术;2011年04期

2 杨明波;潘复生;李忠盛;沈佳;;Zn与Al质量比对Mg-Zn-Al三元镁合金铸态组织和凝固行为的影响[J];中国有色金属学报;2008年07期

3 任玉平;李俊杰;李松;肖娜;孙世能;秦高梧;;Mg-Zn-Al三元系富镁角350℃等温截面[J];中国有色金属学报;2013年02期

4 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王岳宸;Mg-Zn-Al系镁合金的制备与性能研究[D];河北工业大学;2015年

2 刘强;新型Mg-Zn-Al基合金的组织与性能研究[D];湖南大学;2005年

，

本文编号：888926