本文關(guān)鍵詞：超聲處理對Mg-6Zn-0.5Y-2Sn和AZ80-4Sn鎂合金組織及性能的影響

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【摘要】：本文以開發(fā)低成本、高強韌變形鎂合金為試驗研究背景,選擇第二相種類較多的Mg-6Zn-0.5Y-2Sn鎂合金及具有高熔點和較大尺寸第二相的AZ80-4Sn鎂合金作為試驗合金,并對其進行熔體超聲處理,研究熔體超聲處理對鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金微觀組織和力學性能的影響,并借助OM、SEM、EDS、XRD以及力學性能測試等手段對其影響機理進行深入探討,以期望能設(shè)計開發(fā)出滿足課題組要求的高強鎂合金。研究結(jié)果表明:適當?shù)娜垠w超聲處理工藝不僅能夠改善鑄態(tài)和擠壓態(tài)試驗合金的組織,而且還能使鑄態(tài)和擠壓態(tài)試驗合金的力學性能得到顯著提高。鑄態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金組織主要由α-Mg、MgZn2、Mg2Sn、MgSnY和少量的Mg3Zn6Y相組成。經(jīng)熔體超聲處理后,合金鑄態(tài)組織中少量的Mg3Zn6Y相和粗大的α-Mg枝晶結(jié)構(gòu)逐漸消失,并且隨著超聲功率的增加,合金組織逐漸趨向于圓整的等軸晶。超聲處理后,鑄態(tài)合金中粗大的、半連續(xù)的、不均勻分布的MgZn2、MgSnY和Mg2Sn相也變得細小、不連續(xù)且彌散分布。當超聲處理功率達到700W時,試驗合金的抗拉強度和延伸率顯著提高,且達到最大值,分別為245.6MPa和20.2%。與未經(jīng)超聲處理的Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金相比,其抗拉強度和延伸率分別提高了30.2%和66.9%。超聲功率為500W時,屈服強度卻達到最大值,為83.0MPa,提高了43.1%。擠壓態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金組織主要由α-Mg、MgSnY和Mg2Sn相組成。700W超聲處理后,擠壓態(tài)試驗合金的組織主要是由細小且彌散分布的α-Mg相和MgSnY相組成,Mg2Sn相被破碎成細小的、彌散分布的顆粒狀,并且較大程度固溶到α-Mg基體中,再結(jié)晶晶粒尺寸從21μm減小至15μm左右。當超聲處理功率為300W時,試驗合金的屈服強度達到最大值,為178.8MPa;當超聲處理功率達到500W時,擠壓態(tài)試驗合金組織最佳,且延伸率達到最大值,為19.6%;當超聲處理功率為700W時,試驗合金抗拉強度達到最大值,為327.7MPa;較未超聲處理合金分別提高了7.2%、74.3%及12.3%。鑄態(tài)AZ80-4Sn合金組織主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成。經(jīng)熔體超聲處理后,合金鑄態(tài)組織中粗大的枝晶結(jié)構(gòu)大部分被熔斷,出現(xiàn)顯著的斷裂、分離現(xiàn)象,組織得到明顯的細化。當超聲處理功率為600W時,鑄態(tài)合金中分布在晶界附近的Mg17Al12相由連續(xù)網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的斷網(wǎng)狀,較大塊狀的Mg2Sn相被破碎且一部分固溶到了α-Mg基體中,平均晶粒尺寸也由112μm尺寸減小到95μm左右。同時,其抗拉強度和延伸率也均有顯著提高,分別為150.1MPa和2.4%。與未經(jīng)超聲處理的AZ80-4Sn合金相比,其抗拉強度和延伸率分別提高了48.3%和20.0%。擠壓態(tài)AZ80-4Sn合金的組織主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成,未經(jīng)超聲處理的擠壓態(tài)AZ80-4Sn合金晶粒較大且尺寸不均勻,而且在晶界附近分布有塊狀或帶狀的Mg17Al12殘留相,Mg2Sn相也呈現(xiàn)為較大的塊狀。經(jīng)600W超聲處理的AZ80-4Sn合金,其擠壓態(tài)晶粒大小較均勻,晶粒平均尺寸從15μm減小至7μm左右,塊狀或帶狀Mg17Al12相基本消失,Mg17Al12相和Mg2Sn相也變得細小而彌散,且均勻分布在α-Mg基體中。同時,其抗拉強度、屈服強度和延伸率也均達到最大值,分別為360.0MPa、281.2MPa和9.0%。與未經(jīng)超聲處理的AZ80-4Sn合金相比,其擠壓態(tài)抗拉強度和屈服強度分別提高了24.1%和9.6%,而延伸率則提高的更為明顯,提高了172.7%。
【關(guān)鍵詞】：Mg-6Zn-0.5Y-2Sn鎂合金 AZ80-4Sn鎂合金 熔體超聲處理工藝 顯微組織 力學性能
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG292
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 鎂及鎂合金概述10-11
• 1.2 鎂合金的強化途徑11-13
• 1.2.1 細晶強化11-12
• 1.2.2 固溶強化12
• 1.2.3 彌散強化12
• 1.2.4 沉淀（析出）強化12-13
• 1.3 幾種合金元素在鎂合金中的作用13-15
• 1.3.1 Zn元素在鎂合金中的作用13
• 1.3.2 稀土元素在鎂合金中的作用13-14
• 1.3.3 Al元素在鎂合金中的作用14
• 1.3.4 Mn元素在鎂合金中的作用14-15
• 1.3.5 Sn元素在鎂合金中的作用15
• 1.4 超聲場在金屬材料制備過程中的應用15-18
• 1.4.1 熔體超聲處理技術(shù)概述15-16
• 1.4.2 超聲波在材料凝固中的作用16
• 1.4.3 超聲波在金屬熔體中傳播的效應16-17
• 1.4.4 超聲處理金屬凝固過程國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本課題研究目的與意義18-19
• 1.5.1 研究目的18-19
• 1.5.2 研究意義19
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線19-22
• 1.6.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.6.2 技術(shù)路線20-22
• 2 試驗材料及研究方法22-27
• 2.1 試驗材料研制22-24
• 2.1.1 合金成分設(shè)計22
• 2.1.2 合金熔煉實驗22-23
• 2.1.3 成分測試23
• 2.1.4 均勻化處理23
• 2.1.5 熱擠壓實驗23-24
• 2.2 力學性能測試24-25
• 2.3 物相及組織分析25-26
• 2.3.1 物相分析（XRD）25
• 2.3.2 OM分析25-26
• 2.3.3 SEM分析26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 超聲處理對Mg-6Zn-0.5Y-2Sn鎂合金組織及性能的影響27-45
• 3.1 引言27
• 3.2 Mg-6Zn-0.5Y-2Sn鎂合金的化學成分及超聲處理功率27-28
• 3.3 超聲處理對鑄態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn鎂合金組織及性能的影響28-36
• 3.3.1 不同超聲處理功率對鑄態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金顯微組織的影響28-33
• 3.3.2 不同超聲處理功率對鑄態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金力學性能的影響33-34
• 3.3.3 斷口形貌分析34-36
• 3.4 超聲處理對擠壓態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金組織及性能的影響36-43
• 3.4.1 不同超聲處理功率對擠壓態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金顯微組織的影響36-40
• 3.4.2 不同超聲處理功率對擠壓態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金力學性能的影響40-42
• 3.4.3 斷口形貌分析42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 4 超聲處理對AZ80-4Sn鎂合金組織及性能的影響45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 AZ80-4Sn合金的化學成分及超聲處理功率45
• 4.3 超聲處理對鑄態(tài)AZ80-4Sn合金組織及性能的影響45-52
• 4.3.1 熔體超聲處理對鑄態(tài)AZ80-4Sn合金顯微組織的影響45-50
• 4.3.2 熔體超聲處理對鑄態(tài)AZ80-4Sn合金力學性能的影響50
• 4.3.3 斷口形貌分析50-52
• 4.4 超聲處理對擠壓態(tài)AZ80-4Sn合金組織及性能的影響52-59
• 4.4.1 熔體超聲處理對擠壓態(tài)AZ80-4Sn合金顯微組織的影響52-56
• 4.4.2 熔體超聲處理對擠壓態(tài)AZ80-4Sn合金力學性能的影響56-58
• 4.4.3 斷口形貌分析58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-62
• 5 結(jié)論與展望62-65
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-71
• 附錄71
• A. 作者在攻讀碩士研究生期間發(fā)表的論文71

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本文編號：1118957