Mg-Si-X镁合金组织和力学性能的研究

发布时间：2017-09-26 17:05

  本文关键词：Mg-Si-X镁合金组织和力学性能的研究

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【摘要】：镁合金因其密度小、比强度高、屏蔽性能好、优良的铸造性能和切削加工性能而被广泛关注和工程应用。镁合金作为21世纪的绿色结构材料,其对环保具有显著地优势,然而现有镁合金的牌号和应用是有限的,为此开发新型合金的研究工作仍在持续的进行中。开发低成本、具有优良性能的合金是商业上所期待的,降低成本是每个企业家的梦寐以求。含硅(Si)、锌(Zn)镁合金被认为是生产成本较低的,如商业合金AS41、AZ91D。本文以Mg-Si合金为研究对象,对不同成分的Mg-Si二元合金的铸态微观组织进行分析；对处于亚共晶的Mg-1.0Si合金组织填加Y、Sr、Zr进行细化或变质作用；对Mg-1.0Si-xZn合金组织和力学性能进行研究,分析Zn含量对Mg-1.0Si组织的影响。通过测定合金的密度、硬度和拉伸力学性能分析合金的综合力学性能。研究结果表明：(1) Mg-Si二元铸造镁合金组织主要由a-Mg基体和Mg2Si两相组织组成。含Si量在0.5-1.5wt.%范围内,a-Mg主要以枝晶状形式存在,Mg2Si以共晶组织的形式存在。Si含量大于2.0时,MgzSi以多边形块状初晶Mg2Si和层片状共晶Mg2Si形式存在。随着Si含量的增加,枝晶状a-Mg得到明显的细化,尤其,是添加2.0Si时,a-Mg相变为细小块状,晶体尺寸约为0.5Si的1/20, 1.0Si、1.34Si、1.5Si的1/40。随着Si含量的增加,共晶组织Mg2Si经亚共晶区到过共晶区,由网状变为层片状,再由层片状变为颗粒状或杆状或类似于纤维状；Mg-2.0Si出现两种形式,多边形块状和层片状。(2)Y、Sr对Mg-1.0Si镁合金铸态组织有变质作用；尤其是对Mg2Si的形貌特征,1.0Y将MgiSi由层片状变为汉字状,0.02Sr将Mg2Si变得更加细密。Zr对Mg-1.0Si镁合金铸态组织有很好的细化或变质作用；1.0Zr对α-Mg枝晶细化效果最好；1.5Zr对Mg2Si变质效果更显著,由层片状变成颗粒状,能够进一步提高Mg-1.0Si合金的组织性能。(3) Mg-1.0Si-xZn铸造合金的相组成由a-Mg基体、Mg2Si、MgZn2相组成。Mg-1.0Si-xZn铸造组织,随Zn含量的增加而发生显著地变化。对比激光显微镜金相分析结果,加入Mg-1.0Si-2.5Zn合金的组织较其他不同Zn含量的合金组织分布均匀。铸造Mg-1.0Si-xZn镁合金的密度与实验AZ91D合金的密度接近,且在1.74～1.82g.cm-3范围内。Mg-1.0Si-xZn铸造合金的拉伸力学性能,经研究表明：Mg-1.0Si-2.5Zn合金的平均抗拉强度为127.6MPa,延伸率12.92%,显著比实验AZ91D高17.7%和166.9%。
【关键词】：Mg-Si-Zn 显微组织 细化 变质 力学性能
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-22
• 1.1 镁合金的概述7
• 1.2 镁合金的应用7-10
• 1.3 镁合金的研究现状与开发10-16
• 1.3.1 Mg-Al-Si系合金的研究10-13
• 1.3.2 Mg-Zn系镁合金的研究现状13-15
• 1.3.3 Mg-Si-Zn系合金的研究现状15-16
• 1.4 镁合金的微合金化或变质处理的研究16-20
• 1.5 本文的研究目的和意义20
• 1.6 本文的主要研究内容20-21
• 1.7 本章小结21-22
• 第二章 实验材料和方法22-27
• 2.1 研究技术路线22
• 2.2 实验合金成分设计22-24
• 2.3 实验合金的熔炼和铸造24-25
• 2.4 实验方法25-27
• 2.4.1 XRD分析25
• 2.4.2 金相分析25
• 2.4.3 性能测试25-27
• 第三章 不同Si含量的Mg-Si二元合金组织27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 不同Si含量的Mg-Si二元合金组织27-32
• 3.2.1 XRD分析结果27-28
• 3.2.2 Mg-Si二元合金金相分析结果28-31
• 3.2.3 SEM+EDS分析结果31-32
• 3.3 本章结论32-33
• 第四章 不同合金元素对Mg-1.0Si合金的变质处理的作用33-40
• 4.1 引言33
• 4.2 实验结果分析33-39
• 4.2.1 Y对Mg-1.0Si铸造镁合金组织的细化或变质作用34
• 4.2.2 Sr对Mg-1.0Si铸造镁合金组织的细化或变质作用34-36
• 4.2.3 Zr对Mg-1.0Si铸造镁合金组织的细化或变质作用36-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第五章 Mg-1.0Si-xZn合金组织和力学性能的开发研究40-55
• 5.1 引言40
• 5.2 Mg-1.0Si-xZn合金组织研究40-50
• 5.2.1 XRD分析结果40-42
• 5.2.2 金相组织分析结果42-50
• 5.3 Mg-1.0Si-xZn室温下的性能测试50-53
• 5.3.1 合金密度测试50-51
• 5.3.2 布氏硬度测试51-52
• 5.3.3 拉伸力学性能测试52-53
• 5.4 本章小结53-55
• 5.4.1 铸造Mg-1.0Si-xZn合金的组织研究53-54
• 5.4.2 铸造Mg-1.0Si-xZn合金的力学性能研究54-55
• 第六章 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63-64

【参考文献】

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本文编号：924678