文档介绍：郑州大学
硕士学位论文
Mg-8Zn-4Al--x(y)合金显微组织及力学性能的研究
姓名:王迎新
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:关绍良
摘要了
摘要
镁是地壳中储藏量较多的金属元素之一,仅次于铝和铁而居于第三位。镁合
金密度一般小于,是目前最轻的金属结构材料之一,其比强度高于铝合金和钢,
略低于比强度最高的纤维增强塑料比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料
机械加工性能优良,且加工成本低,加工能量仅为铝合金的耐磨性能比低碳钢
好得多,已超过压铸铝合金减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金并且还有高
的导热和导电性能以及无毒性的特点,所以综合性能优良的镁合金可应用范围遍布于
汽车、计算机、通讯等广阔领域。目前应用最广的合金具有较高的室温强度,
优良的铸造工艺性能以及低成本等优点,但这种合金的高温力学性能差,长期的使用
温度不能超过。虽然具有良好高温性能的和合金已被开发
出来,但它们的铸造性能差或者成木较高限制了其在铸造方面的应用。因此,开发出
低成本并且具有良好的室温及高温性能的新型镁合金显得越来越重要了。而
系合金正是最有希望满足以上需要的合金系,系合金的制造成本低,具有与
合金相当的室温强度,蠕变抗力远高于合金,且抗腐蚀能力强。但此
种合金的凝固区间较宽,易出现铸造缺陷。本文通过添加变质剂来研究
合金的显微组织、力学性能、凝固过程和沉淀析出动力学。
采用金相观察射线衍射、扫描电子显微镜、能量散射光谱
、差热扫描量热仪〔、透射电子显微镜、显微硬度以及拉伸性能测试
等分析手段,系统地研究了添加不同含量的变质剂以及不同的热处理工
艺对合金显微组织和力学性能的影响。
变质处理研究结果表明①加入变质剂的
合金的显微组织均由基体固溶体, 白色的三元相和
黑灰色的共晶组成,只是各相的数量发生了变化。并且随着
加入量的增加,合金的共晶相数量增加随
着加入量的增加,合金中晶界上块状或棒状
相从无到有混合加入。和的合金
中则只有较少量的共晶相,而且也没有块状或棒状相出现。②加
入。可显著细化合金的铸态组织,晶粒大小由
茄要
减少到加入也可明显细化合
金的铸态组织,晶粒大小由减少到混合加入和。
也可明显细化合金的铸态组织,晶粒大小由
减少到①加入不同量后,
合金晶界上的三元相均呈断续状分布,加入的合金中三元相的分布比
较均匀加入不同量后, 合金晶界上三元相的形态和分
布由无变质合金的半连续网状改变为颗粒状,三元相的分布变的弥散而均匀。混合加
入和。后,合金中三元相已基本上
呈断续状分布,有很小一部分三元相变为颗粒状,但是没有出现块状或棒状相,并且
各晶粒的尺寸比较均匀一致④随着加入量的增加,
合金基体的显微硬度呈增加的趋势。的加入
量为。时,一。合金基体的显微硬度峰值增
加量分达加入量为时,
合金基体的显微硬度峰值增加量分别达而混合加入
和的合金基体的显微硬度峰值增加量
达的加入都促进了原子向基体中的扩散。随它
们的含量增加,基体中的原子的含量也逐渐增加。⑥可以细化
合金的机理是在合金凝固过程中形成的作为晶粒的形核
核心,从而有效地细化了合金的组织。对合金的变质机理是
在合金凝固过程中偏聚于晶界,影响元素的偏析,使合金形成缩颈和晶粒
繁殖,从而细化和变质晶粒。
热处理研究结果表明①加入不同量的或以及混合加入和
的合金经固溶处理后,各试样的基体显微硬度随固溶时间的延长而呈现出先增大而后
减小的趋势,在时达最大值,并且在时的固溶组织比较理想。因此,此种合
金的最佳固溶处理制度为②固溶处理后的各合金的基体组织中三元相
的形状及分布都发生了较明显的变化无变质合金的基体组织中半连续网状的三元相
减少,并且有一小部分的三元相溶入到基体组织中而使三元相在其中的分布相对比铸
态时的要均匀。加入和以及混合加入合金的基体组织中的三
元相分布都相对比铸态时的要均匀,且有一部分三元相溶入到了基体中。③加入不同
茄要
含量的或均可不同程度的推迟合金达到显微硬度峰值的时间。加入不同含
量的或的合金与未变质合金相比,它们的显微硬度峰值有不同程度的提高,
合金显微硬度峰值提高分别达,合金显微硬度峰
值提高分别达④无变质合金的时效析出过程
为过饱和固溶体细小弥散析出相叶再结晶软化和析出相的聚集长大添加
或的合金的时效析出过程为过饱和固溶体细小弥散析出相析出相的聚集长
大。⑤合金的时效析出以连续沉淀方式进行。⑥加入不同含
量或合金的析出相形成激活能均有不同程度的提高。随在合金中
含量的增加,合金的析出相形成激活能呈先增大而后减小的变化规律随在