發(fā)布時間：2017-03-24 03:02

  本文關鍵詞：細晶粒Mg-5Zn-1Mn-xSn鎂合金板材組織、性能及焊接行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ZM(Mg-Zn-Mn)系鎂合金是一種可熱處理強化的高強鎂合金,與ZK系(Mg-Zn-Zr)相比,其性能相當,但成本更低。然而ZM系鎂合金的發(fā)展仍然受到晶粒粗大、塑性較低、耐熱性能差及熱裂傾向大等缺陷的制約。并且高強鎂合金一般都具有較高的Zn含量,導致高強鎂合金具有十分差的焊接性。晶粒細化及合金化是改善鎂合金綜合力學性能的有效措施,同時采用激光焊接方法也可以有效改善鎂合金焊接難的問題。本論文以ZM51(Mg-5Zn-1Mn)合金為研究對象,研究了少量Sn元素添加對ZM51合金板材顯微組織及力學性能的影響。并對ZM51-xSn板材的焊接性進行了研究,研究結果如下：(1)少量Sn元素的添加可以有效地細化ZM51合金的鑄態(tài)組織,改變合金中第二相的組成、分布及形貌。ZM51-xSn合金的相組成主要為α-Mg、Mg7Zn3. MgZn2及Mg2Sn。隨著Sn含量的增加,晶界上的Mg7Zn3相的尺寸減小,同時顆粒狀的Mg2Sn相的數(shù)量不斷增多。(2)Sn元素的添加能夠有效促進高應變速率軋制過程中的動態(tài)再結晶過程,并且有效地提高鎂合金板材的綜合力學性能。Sn元素通過細化初始晶粒、降低層錯能的形式促進再結晶。同時生成的Mg2Sn相可以作為再結晶晶粒的形核質(zhì)點,從而細化再結晶組織。當軋制溫度為350℃,Sn添加量為0.6%wt時,軋制板材表現(xiàn)出最優(yōu)的力學性能,其抗拉強度及延伸率分別為337MPa和21%。(3) ZM51-0.6Sn焊接接頭半熔化區(qū)內(nèi)存在有兩種液化現(xiàn)象,一種為沿品界分布的液化現(xiàn)象,另一種為液化熔池現(xiàn)象。前者主要由基體熔化機制及偏析誘導液化機制導致,后者是由大尺寸的殘余MgZn相液化導致產(chǎn)生。(4) ZM51-0.6Sn合金板材具有很高的抗裂紋敏感性,在焊接接頭中并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的宏觀裂紋的存在。焊接接頭的半熔化區(qū)內(nèi)存在有顯微裂紋及空穴,但是由于母材晶粒尺寸細小、低熔點第二相細小彌散,再加上激光焊焊接熱輸入低,顯微裂紋及空穴并沒有擴展成為宏觀裂紋。(5)Sn含量的添加對于焊接接頭的組織及性能具有一定的影響,隨著Sn含量的增加,焊接接頭熔池區(qū)內(nèi)第二相的數(shù)量逐漸增多且晶粒尺寸不斷減小,半熔化區(qū)液化程度也隨著Sn含量的增加而降低。同時,焊接接頭的強度及延伸率也隨著Sn含量的提升出現(xiàn)了小幅度的提升。
【關鍵詞】：Mg-Zn-Mn-Sn合金 高應變速率軋制 動態(tài)再結晶 光纖激光焊 液化機制 裂紋敏感性
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG457.19
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 Mg-Zn系鎂合金的研究進展15-19
• 1.2.1 Mg-Zn-Zr合金16-17
• 1.2.2 Mg-Zn-Mn合金17-18
• 1.2.3 Mg-Zn-Sn合金18
• 1.2.4 Mg-Zn-Cu合金18-19
• 1.3 鎂合金板材軋制技術的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3.1 常規(guī)軋制19
• 1.3.2 異步軋制19-20
• 1.3.3 等徑角軋制20-21
• 1.3.4 高應變速率軋制21-22
• 1.4 Mg-Zn系鎂合金激光焊接技術的研究22-27
• 1.4.1 Mg-Zn系鎂合金的可焊性22-23
• 1.4.2 鎂合金激光焊接工藝研究23-24
• 1.4.3 鎂合金激光焊接常見缺陷24-27
• 1.5 本研究的目的、意義和主要內(nèi)容27-29
• 第二章 實驗過程29-35
• 2.1 實驗流程29
• 2.2 鎂合金合金板材的制備29-31
• 2.2.1 鎂合金鑄錠的制備29-31
• 2.2.2 均勻化工藝31
• 2.2.3 板材的制備31
• 2.3 焊接實驗31-32
• 2.3.1 焊接設備31
• 2.3.2 焊接夾具及氣體保護31-32
• 2.3.3 焊前準備32
• 2.3.4 焊接流程32
• 2.4 微觀組織分析及相組成32-33
• 2.5 力學性能測試33-34
• 2.6 裂紋敏感性實驗34-35
• 第三章 細晶粒Mg-5Zn-1Mn-xSn鎂合金組織與性能的研究35-55
• 3.1 引言35
• 3.2 Mg-5Zn-1Mn-xSn合金鑄態(tài)組織及相組成35-40
• 3.2.1 鑄態(tài)合金的相組成35-36
• 3.2.2 鑄態(tài)合金的微觀組織36-40
• 3.3 Mg-5Zn-1Mn-xSn合金均勻化態(tài)的微觀組織40-41
• 3.4 Sn含量對Mg-5Zn-1Mn合金軋制態(tài)組織及性能的影響41-49
• 3.4.1 軋制態(tài)合金的微觀組織41-46
• 3.4.2 軋制態(tài)合金的室溫力學性能46-48
• 3.4.3 斷口分析48-49
• 3.5 軋制溫度對Mg-5Zn-1Mn-0.6Sn合金板材組織及性能的影響49-53
• 3.5.1 顯微組織49-51
• 3.5.2 力學性能51-53
• 3.5.3 斷口分析53
• 3.6 本章小結53-55
• 第四章 Mg-5Zn-1Mn-xSn細晶板材激光焊接及熱裂行為研究55-80
• 4.1 引言55
• 4.2 焊接母材的微觀組織及力學性能55-56
• 4.3 焊接工藝參數(shù)對焊接接頭宏觀形貌的影響56-58
• 4.4 焊接工藝對焊接接頭微觀組織的影響58-64
• 4.4.1 焊接接頭的組織特征58-59
• 4.4.2 焊接工藝對熔池區(qū)組織的影響59-61
• 4.4.3 焊接工藝對半熔化區(qū)組織的影響61-63
• 4.4.4 焊接工藝對熱影響區(qū)組織的影響63-64
• 4.5 焊接接頭半熔化區(qū)液化機理及熱裂性分析64-72
• 4.5.1 半熔化區(qū)液化現(xiàn)象及機理分析64-69
• 4.5.2 焊接接頭熱裂性分析69-72
• 4.6 焊接工藝對接頭力學性能的影響72-74
• 4.7 Sn含量對接頭組織及性能的影響74-78
• 4.8 本章小結78-80
• 結論80-81
• 參考文獻81-90
• 致謝90-91
• 附錄A (攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文目錄)91

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本文編號：264967