金属型铸造Mg-Sn-Al系合金的研究

发布时间：2017-09-20 17:21

  本文关键词：金属型铸造Mg-Sn-Al系合金的研究

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【摘要】：镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，其应用领域包括汽车、轨道交通、3C产品、航空航天等，以及生物、储氢、超导和半导体等其他领域。而Mg-Sn-Al系合金是一种新型的低成本的镁合金，具有良好的力学性能、抗蠕变性能和铸造性能。为了进一步增强该类镁合金的力学性能，合金化或塑性变形是目前被广泛采用的重要方式。 本实验采用金属型铸造的方法制备不同成分的Mg-Sn-Al系合金，又以TA74合金为基础合金，选用的合金化元素为碱土元素（Ca、Sr）和稀土元素（Y、Ce）进行合金化，然后选择其中2种具有代表性的合金（TA74和TAJ743）进行挤压试验，得到不同成分的试验合金。利用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）观测试验合金的显微组织和成分，利用电子万能试验机测试试验合金的力学性能，比较分析的结果表明： 1) Mg-Sn-A1系合金中，TA74合金的综合力学性能最好，其由α-Mg相、Mg2Sn相和β-Mg17Al12相组成。 2)以TA74合金为基础合金，添加适量的碱土元素（Ca、Sr），均细化了合金晶粒，显著改善了合金的组织。对于TA74-xCa（x=0,1,2,3）合金，添加Ca后，合金由α-Mg相、Mg2Sn相和CaMgSn三元相组成，CaMgSn三元相呈细小颗粒状，当Ca含量为2wt.%时，合金晶粒最为细小，平均晶粒尺寸由81μm减小至54μm，合金的综合力学性能最好；随着Ca含量进一步增加，CaMgSn三元相逐渐转变为粗大的针状相，力学性能也随之变差。而对于TA74-xSr（x=0,2,3,4）合金，添加Sr后，合金由α-Mg相、Mg2Sn相和SrMgSn三元相组成，当Sr含量为3wt.%时，合金晶粒最为细小，综合力学性能最好。 3)加入适量碱土元素（Ca、Sr）后，均能提高TA74合金的力学性能。TA74-xCa（x=0,1,2,3）合金的硬度随着Ca含量逐渐增大，维氏硬度值从54.3HV（TA74）增加到72.4HV（TA74-3Ca）。TA74-xSr（x=0,2,3,4）合金，当Sr含量为3wt.％时，合金表现出最好的综合力学性能，其抗拉强度，屈服强度和伸长率分别为197MPa、165MPa和5.6％。 4)以TAJ743合金为基础合金，添加适量的稀土元素Ce，细化了合金晶粒，但生成对性能不利的杆状相，使得力学性能降低。以TAJ743合金为基础合金，添加2wt.%Ce，，或添加1wt.%Y，均细化组织，相对TAJ743基础合金，拉伸性能得到一定的提高。 5)通过对比TA74合金和TAJ743合金挤压前后的晶粒尺寸，可知，合金挤压前后晶粒得到明显的细化，力学性能也明显提高。
【关键词】：Mg-Sn-Al 合金化 挤压 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 镁及镁合金的概况11-16
• 1.1.1 镁及镁合金的性质与特点11-14
• 1.1.2 镁合金的应用14-15
• 1.1.3 镁合金的研究进展和方向15-16
• 1.2 本课题的研究意义与内容16-19
• 1.2.1 本课题的研究意义16-17
• 1.2.2 本课题的研究内容17-19
• 第二章 试验过程及研究方法19-30
• 2.1 试验技术路线19-20
• 2.2 试验合金的制备工艺及过程20-26
• 2.2.1 试验合金成分的确定20-22
• 2.2.2 合金的熔炼过程22-24
• 2.2.3 合金的热处理工艺24-26
• 2.2.4 合金的挤压工艺26
• 2.3 微观表征及分析26-27
• 2.3.1 金相组织（OM）分析26-27
• 2.3.2 X 射线衍射仪（XRD）物像分析27
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）分析27
• 2.4 力学性能测试27-30
• 2.4.1 拉伸试样的制备27-28
• 2.4.2 合金试样的室温力学性能测试28-29
• 2.4.3 高温力学性能测试29-30
• 第三章 Mg-Sn-Al 合金的显微组织及力学性能分析30-39
• 3.1 引言30-31
• 3.2 Al 对 Mg-Sn-Al 合金显微组织的影响31-33
• 3.3 Al 对 Mg-Sn-Al 合金力学性能的影响33-36
• 3.3.1 不同 Al 含量试验合金的硬度与冲击韧性33-34
• 3.3.2 不同 Al 含量试验合金的常温拉伸力学性能34-35
• 3.3.3 不同 Al 含量的试验合金的拉伸断口分析35-36
• 3.4 挤压对 TA74 合金显微组织与力学性能的影响36-38
• 3.5 小结38-39
• 第四章 Ca、Sr 或 Ce 对 TA74 合金显微组织和力学性能的影响39-54
• 4.1 前言39-40
• 4.2 Ca 对试验合金显微组织和室温力学性能的影响40-43
• 4.2.1 试验合金的金相显微组织分析40-42
• 4.2.2 合金的力学性能结果及分析42
• 4.2.3 结论42-43
• 4.3 Sr 对试验合金显微组织和力学性能的影响43-49
• 4.3.1 试验合金的 XRD 物相分析43-44
• 4.3.2 合金的金相显微组织分析44-45
• 4.3.3 合金的热处理态显微组织分析45-47
• 4.3.4 合金的拉伸性能能结果及分析47-48
• 4.3.5 结论48-49
• 4.4 Ce 对试验合金显微组织与力学性能的影响49-54
• 4.4.1 Ce 对试验合金显微组织的影响49-51
• 4.4.2 Ce 对试验合金力学性能的影响51-53
• 4.4.3 结论53-54
• 第五章 Ce、Y 对 TAJ743 合金显微组织和力学性能的影响54-60
• 5.1 引言54
• 5.2 试验合金的显微组织分析54-56
• 5.3 试验合金的拉伸力学性能的分析56
• 5.4 挤压对 TAJ743 合金显微组织与力学性能的影响56-59
• 5.5 小结59-60
• 第六章 结论与展望60-63
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李爱文;朱红梅;焦东玲;刘江文;罗承萍;;合金化提高镁合金抗蠕变性能的研究进展[J];材料导报;2008年11期

2 杨家灼;许春香;张学勇;;Ca对ZA104镁合金显微组织和力学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年07期

3 李肖丰;李全安;陈君;张清;张兴渊;;Ca含量对AZ61-1.2Y镁合金耐蚀性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年08期

4 江海涛;马昭;蔡正旭;舒滢;康强;;变形Mg-1.5Zn-xCe合金织构及室温成形性能[J];工程科学学报;2015年02期

5 周吉学;汪彬;童文辉;杨院生;;Sr对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响[J];金属学报;2007年11期

6 程伟丽;阙仲萍;张金山;许春香;梁伟;YOU Bongsun;;Zn含量对反挤压Mg-8Sn-Zn合金组织演变和力学性能的影响[J];金属学报;2012年03期

7 刘红梅;陈云贵;唐永柏;黄德明;涂铭旌;赵敏;李益国;;铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能[J];四川大学学报(工程科学版);2006年02期

8 高鹏;吴玉锋;李建辉;杜文博;;Sn对AZ61镁合金微观组织与力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2006年12期

9 T. ABU LEIL;N. HORT;W. DIETZEL;C. BLAW ERT;Y. HUANG;K. U. KAINER;K. P. RAO;;Microstructure and corrosion behavior of Mg-Sn-Ca alloys after extrusion[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2009年01期

10 杨明波;程亮;潘复生;;Comparison of as-cast microstructure,tensile and creep properties for Mg-3Sn-1Ca and Mg-3Sn-2Ca magnesium alloys[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐永东;稀土镁合金组织和性能研究[D];天津大学;2012年

本文编号：889381