Mg-Sn系变形镁合金组织结构及力学性能研究

发布时间：2017-06-29 01:08

  本文关键词：Mg-Sn系变形镁合金组织结构及力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金是当前工业应用领域中最轻的金属结构材料,具有低密度、高比强度比刚度、阻尼减震性及电磁屏蔽性优异等特性,应用前景广阔。Mg-Sn系合金是一新型时效强化镁合金。Sn在镁中是典型的沉淀强化元素,固溶度在561℃时达14.85wt.%,当温度降低至200℃时又迅速降至0.45wt.%,该特性是Mg-Sn系合金热处理强化的重要基础,主要强化相Mg2Sn具有显著的高硬度(119HV)高熔点(770.5℃)特性。论文根据上述特性设计了三种Sn含量不同的Mg-xSn(x=1.0,3.0,9.0)-1.5Y-0.4Zr合金试样,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析、X射线衍射仪、维氏硬度计、电子万能材料试验机等实验设备对挤压态及不同热处理条件下合金试样显微组织结构及力学性能进行了实验性探究,以期获得最佳成分配比及对应的热处理工艺,为Mg-Sn系变形镁合金的推广应用提供科学基础。综合本文试验探究结果表明:挤压态合金试样第二相沿挤压方向分布特征明显,晶粒较为细小,无铸造类组织缺陷;随Sn含量增加,合金强硬度增加,塑韧性下降;经不同参数固溶处理工艺对比,495℃/10h固溶处理方案能获得最佳固溶处理效果,固溶处理后试样塑性显著升高,强度、硬度有一定幅度下降;固溶处理后通过250℃条件下的人工时效处理能够显著改善合金的综合性能。初始挤压态Mg-9Sn1.5Y-0.4Zr合金力学性能为:硬度79.5HV、屈服强度174MPa,伸长率9.7%;经固溶处理后合金伸长率提高了35.1%,达13.1%;通过固溶处理+人工时效能够显著改善Mg-Sn系合金综合力学性能。9Sn合金时效60h后达到时效峰值硬度89HV,屈服强度达218MPa,伸长率为10.4%,分别较挤压态提高11.9%,25.3%,7.2%。经G-D强化模型计算,时效强化对9Sn合金的屈服强度贡献值高达51.76%,证明时效处理对Mg-Sn系合金具有高效强化作用。断口分析表明,固溶处理后试样断口韧窝增多,颗粒相减少且棱角消失,人工时效后球状颗粒相显著增多,表明固溶处理及人工时效能够有效改善Mg-Sn系合金组织结构。综合实验结果表明,固溶处理能显著改善Mg-Sn系合金的塑韧性,人工时效处理对合金的综合力学性能提升作用显著。
【关键词】：Mg-xSn-1.5Y-0.4Zr合金 T4热处理 T6热处理 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 镁合金概述9
• 1.2 镁及镁合金9-11
• 1.2.1 纯镁的物理特性9-10
• 1.2.2 纯镁的化学特性10-11
• 1.3 镁的冶炼11-12
• 1.4 镁及镁合金的应用12-17
• 1.4.1 镁合金在汽车行业中的应用13-15
• 1.4.2 镁合金在航空航天中的应用15-16
• 1.4.3 镁合金在 3C产品中的应用16
• 1.4.4 镁合金在生物医学中的应用16-17
• 1.5 镁合金的强化工艺17-20
• 1.5.1 合金强化17-18
• 1.5.2 细晶强化18-19
• 1.5.3 固溶强化19
• 1.5.4 沉淀强化19
• 1.5.5 弥散强化19-20
• 1.6 课题主要研究意义及内容20-23
• 1.6.1 课题的主要研究意义20-21
• 1.6.2 课题的主要研究内容21-23
• 第二章 实验内容及方法23-31
• 2.1 实验研究内容及方案23-24
• 2.1.1 实验研究内容23
• 2.1.2 实验研究方案23-24
• 2.2 试样的制备24-27
• 2.2.1 试样的熔炼与浇铸24-26
• 2.2.2 试样的挤压成型26-27
• 2.3 组织结构表征27-29
• 2.3.1 金相显微组织结构观察与分析27-28
• 2.3.2 扫描电镜观察与分析28
• 2.3.3 XRD物相分析28-29
• 2.4 力学性能表征29-31
• 2.4.1 硬度测试29
• 2.4.2 拉伸实验29-31
• 第三章 Mg-Sn系合金挤压变形后组织结构及力学性能31-43
• 3.1 前言31-32
• 3.2 挤压变形Mg-Sn系合金组织结构与物相分析32-36
• 3.2.1 挤压变形合金微观组织结构32-34
• 3.2.2 挤压变形合金XRD物相34-36
• 3.3 挤压变形Mg-Sn系合金力学性能测试36-42
• 3.3.1 挤压变形合金硬度测试36-37
• 3.3.2 挤压变形合金拉伸实验37-38
• 3.3.3 挤压变形合金断.形貌38-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 挤压变形Mg-Sn系合金T4热处理后组织结构及力学性能43-53
• 4.1 前言43-44
• 4.2 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后组织结构与物相分析44-47
• 4.2.1 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后微观组织结构44-46
• 4.2.2 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后XRD物相46-47
• 4.3 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后力学性能测试47-52
• 4.3.1 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后硬度测试47-48
• 4.3.2 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后拉伸实验48-50
• 4.3.3 挤压变形Mg-Sn系合金T4处理后断.形貌50-52
• 4.4 小结52-53
• 第五章 挤压变形Mg-Sn系合金T6热处理后组织结构及力学性能53-68
• 5.1 前言53
• 5.2 挤压变形Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后力学性能测试与分析53-57
• 5.2.1 挤压态Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后硬度测试53-55
• 5.2.2 挤压变形Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后拉伸实验55-57
• 5.3 挤压变形Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后组织结构与物相分析57-59
• 5.3.1 挤压变形Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后微观组织结构57-58
• 5.3.2 挤压变形Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后XRD物相58-59
• 5.4 挤压变形Mg-xSn(x=1.0,3.0)-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后组织结构与物相分析 . 5159-62
• 5.4.1 挤压变形Mg-xSn(x=1.0,3.0)-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后微观组织结构59-60
• 5.4.2 挤压变形 Mg-x Sn(x=1.0, 3.0)-1.5Y-0.4Zr 合金 T6 处理后 XRD 物相60-62
• 5.5 挤压变形Mg-Sn系合金T6处理后力学性能测试62-67
• 5.5.1 挤压变形Mg-xSn(x=1.0,3.0)-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后硬度测试62-63
• 5.5.2 挤压变形Mg-xSn(x=1.0,3.0)-1.5Y-0.4Zr合金T6处理后拉伸实验63-64
• 5.5.3 挤压变形Mg-Sn系合金T6处理后断.形貌64-67
• 5.6 小结67-68
• 第六章 结论68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录77-78

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