發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 07:12

【摘要】：由于汽車輕量化成為當(dāng)今時(shí)代的重要需求,應(yīng)用于汽車動(dòng)力系統(tǒng)的耐熱鎂合金需要具有能夠長(zhǎng)期在高溫下服役的性能。研究具有這種高溫耐熱性能的鎂合金是當(dāng)前鎂合金研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于高溫耐熱鎂合金的研究主要集中在Mg-Al-Ca(AX體系)的成分設(shè)計(jì)、蠕變性能以及斷裂的機(jī)制。Mg-5Al-5Ca-xSn(x=0,0.5,1,1.5)(以下簡(jiǎn)寫(xiě)成 AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)(wt.%)合金是由筆者所在課題組新近研究的耐熱鎂合金,前期研究已表明該合金在175℃-200℃具有良好的高溫抗蠕變性能。因此,本文中以AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)合金為研究對(duì)象,采用掃描電子顯微鏡(SEM)分析以及顯微硬度、高溫拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了合金:1)在 175℃/75MPa 對(duì) AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)經(jīng)過(guò) 350℃/32h+500℃/16h 固溶處理+200℃/24h時(shí)效處理以及500℃/24h固溶處理+200℃/96h時(shí)效處理的合金分別進(jìn)行100h蠕變實(shí)驗(yàn);2)將表現(xiàn)出高溫蠕變性能較好的AX55-1.5Sn合金進(jìn)行150℃-225℃/50-80MPa,100h高溫蠕變實(shí)驗(yàn),對(duì)合金高溫變形機(jī)制,強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行研究。AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)合金的高溫蠕變性能研究結(jié)果如下:(1)兩種熱處理?xiàng)l件下合金的相組成一致。AX55-xSn(x=0.5,1,1.5)合金中存在的主要相為α-Mg,A12Ca,(Mg,Al)2Ca,CaMgSn相,AX55合金中由于沒(méi)有Sn所以沒(méi)有CaMgSn相。CaMgSn相靠近骨架相,體積分?jǐn)?shù)較大。(2)合金中Sn元素的添加提高了合金的共晶溫度并導(dǎo)致更多的A12Ca相在基體中析出。經(jīng)過(guò)500℃/24h+200°℃/96h熱處理工藝后合金基體中析出的A12Ca相相比350℃/32h+500℃/16h+200℃/24h熱處理后的更多。AX55-1.5Sn常溫下維氏硬度為124.5 1Hv。A12Ca相在基體中的析出對(duì)基體起到了強(qiáng)化的作用。(3)AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)合金經(jīng)過(guò)高溫蠕變后,裂紋靠近骨架相并沿骨架相擴(kuò)展。合金高溫蠕變后的失效形式屬于沿晶斷裂。AX55-1.5Sn合金中只有少量空洞出現(xiàn)。CaMgSn相處在靠近骨架相位置,CaMgSn相與骨架相之間存在開(kāi)裂現(xiàn)象,裂紋附近少量骨架相發(fā)生脫落,說(shuō)明CaMgSn相與骨架相之間存在應(yīng)力集中。(4)AX55-xSn(x=0,0.5,1,1.5)合金經(jīng)過(guò) 500℃/24h+200℃/96h 熱處理工藝后表現(xiàn)出更優(yōu)秀的高溫抗蠕變性能,在175℃/70MPa下蠕變100小時(shí)具有更低的蠕變速率以及更低的總?cè)渥兞俊X55-1.5Sn合金抗蠕變性能在本次實(shí)驗(yàn)合金中最佳。(5)AX55-1.5Sn合金在 175℃/50MPa、60MPa、70MPa、80MPa 下進(jìn)行 100h 蠕變,合金的最小蠕變速率分別為1.64×10-8s-1,3.8×10-8s-1,5.21×10-8s-1,1.23×10-7s-1。合金的蠕變量分別為 0.048%,0.052%,0.066%,0.086%。AX55-1.5Sn 合金在 150℃、175℃、200℃、225℃/50MPa下進(jìn)行100h蠕變實(shí)驗(yàn)。合金的最小蠕變速率分別為6.01×10-9s-1,1.64×10-8s-1,5.04×10-8s-1,1 46×10-7s-1。100h 時(shí),合金的總?cè)渥兞糠謩e為0.037%,0.048%,0.071%,0.088%。(6)當(dāng)應(yīng)力值為50-70MPa時(shí),合金的應(yīng)力指數(shù)為n=3.5。合金的蠕變主要由晶界滑動(dòng)主導(dǎo)。當(dāng)應(yīng)力值為80MPa時(shí),合金的應(yīng)力指數(shù)為n=6.1。合金的蠕變主要由位錯(cuò)攀移主導(dǎo)。此外,在 150℃-225℃時(shí),AX55-1.5Sn 合金的激活能Q≈162.3kJ/mol。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757695