AZ91镁合金强化技术的研究

发布时间：2017-09-21 05:33

  本文关键词：AZ91镁合金强化技术的研究

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【摘要】：镁合金不仅密度低,导电性好,而且还具有高比强度和比刚度,同时又易于铸造和加工,被誉为21世纪绿色环保的金属结构材料。镁合金诸多的优良性能使得其在汽车、航空航天、汽车和电子工业中得到了广泛应用。但是,镁及常用镁合金的晶体结构是密排六方结构(hcp),导致其塑性成形能力差。镁合金的高强和耐热问题、变形镁合金产品的加工制造成本偏高问题、镁合金耐蚀性和表面防护技术等问题,导致镁合金产品的应用水平不高。实验采用金相(OM)、扫描(SEM)、能谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)等测试技术对试验合金进行微观组织观察、成分鉴定、物相分布、物相检测等。进而深入探讨合金性能变化原因。本文的主要内容包括以下四个方面：第一部分研究了碳酸盐对AZ91镁合金组织及性能的影响。结果表明,经碳酸锰处理后,合金的晶粒尺寸由原来的245um减小到91umm,抗拉强度由原来的154MPa提高到179MPa,此时碳酸锰的加入量为0.6%。晶粒细化的主要原因是加入的碳酸锰与合金反应生成了可以作为初生a-Mg的有效形核剂A14C3颗粒,使合金组织得到细化,合金的力学性能也得到了提高。因此,碳酸锰可以作为基体镁合金的有效晶粒细化剂。第二部分研究了Al-5Ti-0.2C中间合金对AZ91镁合金组织及性能的影响。加入Al-5Ti-0.2C后,合金的抗拉强度和伸长率都在加入量为0.4%时达到最优值,分别为170MPa和10.16%。研究了Al-5Ti-0.2C中间合金对AZ91(0.3%Mn)镁合金组织及性能的影响。结果表明,加入Al-5Ti-0.2C后,合金的抗拉强度由149MPa上升到192MPa；屈服强度由94MPa提高到121MPa：伸长率由原来的1.19%增加到8.15%；硬度由原来的62HB上升到84HB；研究了T6热处理后AZ91(0.3%Mn+0～0.8%Al-5Ti-0.2C)镁合金组织及性能的变化。合金抗拉强度在A1-5Ti-0.2C的加入量为0.8%处达到最大值205MPa;屈服强度最优加入量为0.6%,为133MPa;伸长率为7.77%,合金的最高硬度值在Al-5Ti-0.2C的加入量为0.8%,时效时间22h时获得,为104HB。第三部分研究了Cu元素的加入及其热处理对AZ91(0.3%Mn)镁合金组织及性能的影响的影响。铸态下,当Cu的加入量为0.3%时合金的强度达到172MPa；屈服强度在Cu的加入量为0.5%处取得了最大值,为116MPa,合金硬度在Cu加入量为1.0%时达到最大值,为82HB。固溶处理后,合金中第二相全部溶解于基体内部形成单相过饱和α-Mg固溶体,网状连续的共晶组织消失,晶粒尺寸在Cu的添加量为0.5%时最小。经过22h人工时效处理后,合金抗拉强度在Cu的加入量为0.5%时取得最大值,240 MPa。最大硬度在Cu的加入量为1.0%,时效时间为18h处取得,为107HB,提高了40.8%,相比铸态的AZ91(0.3%Mn),提高了72.5%。第四部分研究了Sn元素的加入及其热处理对AZ91(0.3%Mn)镁合金组织及性能的影响。铸态下,加入Sn元素后,合金的抗拉强度由原来的149MPa提升到176MPa,此时Sn的加入量为0.5%。合金的屈服强度在加入量为1.0%时达到121MPa。加入Sn元素后,合金硬度由原来的62HB增加到89HB。T6热处理后,合金的抗拉强度在Sn的加入量为0.5%时提高到228MPa。合金的屈服强度由121MPa提高到159MPa。在Sn加入量为1.0%时合金的硬度最大,为111HB。时效过程中,Sn元素的添加能够抑制时效过程中非连续相p相的析出。随着Sn元素的添加,这种抑制效果越明显。
【关键词】：镁合金 晶粒细化 热处理 力学性能
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22;TG166.4
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 镁及镁合金概述11-12
• 1.1.1 纯镁的性质11
• 1.1.2 镁合金的特性11-12
• 1.2 镁合金的分类12-13
• 1.3 镁合金强化处理的技术现状13-20
• 1.3.1 合金化14-16
• 1.3.2 细晶强化16-19
• 1.3.3 热处理19-20
• 1.4 论文选题意义及xO究内容20-21
• 1.4.1 选题意义20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 实验方案设计与研究方法21-27
• 2.1 实验流程21
• 2.2 试验原料及试验设备21-22
• 2.3 试验前准备22-23
• 2.4 分析测试方法23-27
• 2.4.1 拉伸性能测试23-24
• 2.4.2 金相显微组织分析24
• 2.4.3 平均晶粒度的测量24
• 2.4.4 硬度测试24-25
• 2.4.5 X射线衍射分析25
• 2.4.6 扫描电子显微镜与能谱分析25-27
• 第三章 碳酸盐对AZ91镁合金晶粒细化的研究27-35
• 3.1 MnCO_3对AZ91镁合金显微组织和力学性能的影响27-33
• 3.2 本章小结33-35
• 第四章 Al-5Ti-0.2C及其热处理对AZ91镁合金的影响35-47
• 4.1 Al-5Ti-0.2C对镁合金晶粒细化的影响35-37
• 4.2 Al-5Ti-0.2C和Mn对镁合金组织和性能的影响37-42
• 4.3 热处理对镁合金组织和性能的影响42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 Cu及其热处理对镁合金的影响47-61
• 5.1 Cu对镁合金铸态组织及其力学性能的影响47-52
• 5.2 热处理对镁合金组织及其力学性能的影响52-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 Sn及其热处理对镁合金的影响61-73
• 6.1 Sn对镁合金铸态组织及其力学性能的影响61-67
• 6.2 热处理对镁合金组织及其力学性能的影响67-71
• 6.3 本章小结71-73
• 第七章 结论73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-83
• 附录83

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本文编号：892681