Mg-Y-Ca-Zr镁合金板材的组织及力学性能研究

发布时间：2017-05-27 07:07

  本文关键词：Mg-Y-Ca-Zr镁合金板材的组织及力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机和环境问题日趋严重,汽车轻量化、节能减排成为了人们首要关注的热点,社会迫切需要轻质量的镁合金材料来代替现有的较重金属材料。变形镁合金的易氧化,难变形成为制约镁合金板材得到广泛应用的一个重要问题,论文通过细化合金晶粒,提高合金轧制温度,开发一种耐氧化的高成形性镁合金材料,并对其组织及力学性能进行研究。论文采用Neophot-21型光学显微镜、JEM-200CX、JSM-6460扫描电镜观察Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr镁合金板材的显微组织,对铸态无处理、铸态自然时效三个月、轧态无处理、420℃固溶处理5h、450℃固溶处理5h、470℃固溶处理5h六种状态的Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr镁合金板材进行拉伸性能测试。铸态的Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr镁合金的晶粒为形态均匀的等轴细晶,晶粒尺寸较大,经过自然时效的镁合金板材晶粒变小,但其晶界上有较多细小的第二相析出物Mg24Y5和Mg2Ca,以及由α-Mg固溶体、Mg24Y5和Mg2Ca化合物的沉淀以及游离态的沿着晶粒晶界分散的Zr离子组成的化合物,形成元素偏聚。经过自然时效后铸态拉伸性能也有所改善,塑性比铸态无处理的合金板材力学性能要好,达到抗拉强度为172.7MPa,屈服强度为57MPa,延伸率为17.6%。在经过固溶处理后Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr镁合金板材的晶粒较轧态无处理的Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr镁合金晶粒尺寸变大,但比铸态和经过自然时效的铸态镁合金板材晶粒尺寸要小,合金晶界和自然时效相似,有相对较少的第二相析出物。经过固溶处理的合金显微组织图中仍存在偏聚现象,这些由Y元素引起的偏聚的多种元素,在轧制过程中,没有及时分布到晶粒基体内,经过轧制却无法变形,在晶界处连续分布呈长条状和围绕晶粒的圆带状。对Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr轧态镁合金板材分别在420℃、450℃、470℃固溶处理5h,对比在不同温度下经过固溶处理后的合金板材力学性能,其中在450℃时固溶处理5h的合金板材力学性能最好,为抗拉强度208.4MPa,屈服强度102.2MPa,延伸率25.9%。
【关键词】：镁合金 轧制 显微组织 拉伸性能 固溶处理
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 镁及镁合金11-14
• 1.2.1 镁11-12
• 1.2.2 镁合金12-14
• 1.3 变形镁合金发展过程和现状14-19
• 1.3.1 国外镁合金发展过程及现状14-15
• 1.3.2 国内变形镁合金发展过程及现状15-16
• 1.3.3 变形镁合金生产过程中新工艺新方法16-18
• 1.3.4 变形镁合金的应用发展18-19
• 1.4 含稀土镁合金研究发展过程19-22
• 1.4.1 稀土19-20
• 1.4.2 稀土在镁合金中的应用20-21
• 1.4.3 稀土镁合金强化途径21-22
• 1.5 研究的内容及意义22-24
• 1.5.1 研究内容22
• 1.5.2 研究意义22-24
• 2 合金制备与实验方法24-36
• 2.1 合金制备24-29
• 2.1.1 合金元素确定24-27
• 2.1.2 合金熔炼及铸造工艺27-28
• 2.1.3 合金热处理工艺28-29
• 2.2 合金熔铸装置29-31
• 2.2.1 合金熔炼装置29
• 2.2.2 合金模具装置29-31
• 2.3 试样制备及性能测试方法31-34
• 2.3.1 拉伸试验31-32
• 2.3.2 透射实验32
• 2.3.3 成分测试32-33
• 2.3.4 金相图片制备33-34
• 2.4 轧制工艺34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 合金成分优化及铸态合金板材性能研究36-46
• 3.1 合金成分优化与选择36-40
• 3.1.1 Mg-2.4Y-0.7Ca-0.4Zr合金性能36-37
• 3.1.2 Mg-3.5Y-0.9Ca-0.8Zr合金性能37-38
• 3.1.3 Mg-3.5Y-0.5Ca-0.6Zr合金性能38-39
• 3.1.4 Mg-2.5Y-0.9Ca-0.6Zr合金性能39-40
• 3.1.5 Mg-3.5Y-0.9Ca-0.6Zr合金性能40
• 3.2 铸态合金板材显微组织及力学性能40-45
• 3.2.1 铸态合金板材显微组织40-42
• 3.2.2 铸态合金板材部分缺陷及分析42-43
• 3.2.3 铸态合金板材拉伸试验结果43-44
• 3.2.4 铸态合金板材自然时效处理后显微组织及拉伸性能44-45
• 3.3 本章小结45-46
• 4 轧态合金板材显微组织和力学性能46-56
• 4.1 轧态合金板材显微组织及力学性能46-48
• 4.1.1 冷轧合金板材显微组织及分析46
• 4.1.2 冷轧合金板材拉伸试验结果及讨论46-48
• 4.2 轧态合金板材 420℃固溶处理 5h显微组织及拉伸性能48-49
• 4.2.1 轧态合金板材经过 420℃固溶处理 5h后显微组织48
• 4.2.2 轧态合金板材经过 420℃固溶处理 5h后拉伸性能48-49
• 4.3 轧态合金板材 450℃固溶处理 5h显微组织及拉伸性能49-51
• 4.3.1 轧态合金板材经过 450℃固溶处理 5h后显微组织49-50
• 4.3.2 轧态合金板材经过 450℃固溶处理 5h后拉伸性能50-51
• 4.4 轧态合金板材 470℃固溶处理 5h显微组织及拉伸性能51-53
• 4.4.1 轧态合金板材经过 470℃固溶处理 5h后显微组织51-52
• 4.4.2 轧态合金板材经过 470℃固溶处理 5h后拉伸性能52-53
• 4.5 轧态合金板材 450℃固溶处理 5h后透射实验53-54
• 4.6 本章小结54-56
• 5 结论56-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-66
• 附录 攻读硕士期间获奖及发表论文情况66

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