ECAP变形双级预处理Mg-9Al-1Si耐热镁合金组织与力学性能研究

发布时间：2017-12-23 10:15

  本文关键词：ECAP变形双级预处理Mg-9Al-1Si耐热镁合金组织与力学性能研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：基于Mg-Al-Si合金开发低成本、高性能耐热镁合金,可以克服稀土镁合金高成本的局限性,对拓宽耐热镁合金的商业应用具有重要意义。本文设计并制备了超声预处理和(超声+热处理)双级预处理Mg-9Al-1Si耐热镁合金,优化了各预处理工艺,并对(超声+固溶)双级预处理态合金进行了等通道转角挤压(ECAP)变形。利用OM、SEM和TEM研究了不同预处理工艺对铸态和ECAP挤压态Mg-9Al-1Si合金显微组织的影响,通过电子万能试验机对各处理态合金的力学性能进行了测试,并探讨了预处理对挤压态合金高温抗蠕变性能的影响。研究结果表明:超声预处理后,Mg-9Al-1Si合金中Mg2Si相分布十分均匀,由粗大汉字状转变为细小汉字状,β-Mg17Al12相由粗大块状向层片状转变。(超声+固溶)双级预处理后,随固溶时间和温度的增加,合金中β-Mg17Al12相逐步减少,汉字状Mg2Si相更加细化,部分Mg2Si相枝晶熔断、棱角圆化。(超声+时效)双级预处理后,随时效时间和温度的增加,合金中非连续的层片状Mg17Al12相沿晶界析出增多。合金预处理优化工艺分别为:超声20 min、超声20 min+固溶420℃/24 h、超声20 min+固溶420℃/24 h+时效180℃/2 h。对(超声+固溶)双级预处理Mg-9Al-1Si合金在350℃进行等通道挤压,1-2道次后,基体晶粒显著细化。然而4道次后,由于挤压温度较高,晶粒略有长大。随挤压道次增加,汉字状Mg2Si相被逐渐碎化,分布相对均匀,β-Mg17Al12析出相颗粒先增多后减少,分布在晶界及晶内,4道次后部分回溶。350℃挤压2道次后,合金综合力学性能最优。挤压道次一定时,随挤压温度降低,(超声+固溶)双级预处理Mg-9Al-1Si合金的平均晶粒尺寸逐渐减小,Mg17Al12析出相逐渐增多,颗粒逐渐变大,Mg2Si碎化更加明显。但是310℃挤压2道次后,合金中碎化的Mg2Si相分布不均匀,存在团聚现象。随挤压温度降低,合金力学性能先增大后减小。330℃挤压2道次后,合金综合力学性能最优。对不同预处理工艺下Mg-9Al-1Si合金进行ECAP挤压,研究表明合金预处理后第二相的形貌和分布情况不同,从而使得ECAP变形后各合金的第二相的碎化和分布情况不同,挤压态合金基体组织的细化程度也会存在差异。(超声+固溶)双级预处理后挤压,合金的室温力学性能最佳,其屈服强度、抗拉强度及伸长率显著提高,分别达到290 MPa、350 MPa和14.77%。对ECAP挤压态Mg-9Al-1Si合金蠕变性能的研究发现,应力一定时,蠕变性能随温度的升高而下降。相同温度和应力下,ECAP挤压前进行超声预处理或(超声+固溶)双级预处理,合金的蠕变性能可以得到明显的改善。175℃、50 MPa下,超声预处理后ECAP挤压合金的蠕变性能最好,其蠕变寿命达到92.37小时,稳态蠕变速率仅为4.17×10-7 s-1,与未预处理直接挤压相比降低了近一个数量级。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.22;TG379;TG166.4

【参考文献】

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本文编号：1323486