本文關(guān)鍵詞：Sn對ZM61合金熱加工性及高溫力學性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文利用金相組織觀察(OM),X射線衍射分析(XRD),掃描電子顯微觀察(SEM),能譜分析(EDS),熱壓縮模擬實驗和高溫拉伸實驗等方法,系統(tǒng)的研究了Sn含量對ZM61變形鎂合金顯微組織,熱加工性,高溫力學性能和斷裂機制的影響。利用Gleeble-1500熱模擬壓縮實驗機對均勻化態(tài)ZM61-4Sn合金的熱加工性進行了研究,分析了變形溫度和應(yīng)變速率對合金流變應(yīng)力和顯微組織的影響,計算了合金的變形激活能和應(yīng)力指數(shù),建立了合金的本構(gòu)方程,繪制了應(yīng)變?yōu)?.3和0.6時的熱加工工藝圖。利用電子萬能實驗機測試了擠壓態(tài)和時效態(tài)ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10,wt.%)合金的高溫力學性能,研究了Sn含量對實驗合金高溫力學性能的影響。利用掃描電子顯微鏡對高溫拉伸后的斷口進行觀察,分析了Sn含量對合金高溫斷裂機制的影響。研究結(jié)果表明:熱壓縮變形過程中,均勻化態(tài)ZM61-4Sn合金具有穩(wěn)態(tài)流變特征,流變應(yīng)力隨變形程度的增加先增大后減小直到某一穩(wěn)態(tài)值,表現(xiàn)出明顯的動態(tài)再結(jié)晶特征。得出動態(tài)再結(jié)晶激活能Q=259.2KJ/mol,應(yīng)力常數(shù)n=12.47,平均應(yīng)力因子α=0.013,流變應(yīng)力方程:·e=7.81×1023[sinh(0.013σ)]9.602exp(259.2/RT)。繪制出了合金應(yīng)變?yōu)?.3和0.6時的加工圖,結(jié)合加工圖和顯微組織分析得出合金的最優(yōu)加工工藝區(qū)間:320~400℃,0.001~0.031s~(-1)。擠壓態(tài)ZM61-xSn合金主要由α-Mg、α-Mn、Mg7Zn3、Mg2Sn和MgZn2相組成。Sn元素可細化合金顯微組織,ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10,wt.%)合金擠壓態(tài)的平均晶粒尺寸分別為15、11、8、5、4和3μm。實驗合金的高溫強度隨Sn含量的增多先增大后減小,ZM61-4Sn合金具有最優(yōu)的高溫力學性能。180℃拉伸時,ZM61-4Sn合金的抗拉強度為216MPa,比ZM61合金增加了59MPa。ZM61-xSn合金擠壓態(tài)延伸率隨Sn含量的增加不斷升高,拉伸溫度為300℃時,擠壓態(tài)ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10,wt.%)合金的延伸率分別為113.8%、183.8%、235.8%、260.5%、258.6%和265.5%。實驗合金的斷裂類型為韌性斷裂,斷口形貌主要由韌窩、撕裂棱、第二相顆粒和孔洞缺陷組成。隨拉伸溫度升高,韌窩由小而淺變得大而深,第二相顆粒數(shù)量逐漸減少,孔洞缺陷數(shù)量逐漸增多。時效態(tài)ZM61-xSn合金的相組成為α-Mg、α-Mn、MgZn2和Mg2Sn相。隨Sn含量增多,合金顯微組織的細化效果增強,ZM61-x Sn(x=0、2、4、6、8、10,wt.%)合金經(jīng)固溶時效處理后平均晶粒尺寸分別為59、51、48、42、25和19μm。添加Sn元素可改善析出強化效果,使合金的高溫強度提高,但Sn含量過多時,在合金中形成塊狀Mg2Sn相,會降低析出強化效果。對于時效態(tài)ZM61-x Sn合金,當Sn含量為6%時,強度最高。180℃拉伸時,ZM61-6Sn合金的抗拉強度和屈服強度分別為273 MPa和256MPa比ZM61合金分別提高了42MPa和49MPa。ZM61-xSn合金時效態(tài)的延伸率隨Sn含量增多逐漸降低,300℃拉伸時,時效態(tài)ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10,wt.%)合金的延伸率分別為38.5%、14.6%、13.7%、9.6%、7.9%和6.9%。主要由于隨Sn含量增多,時效后大量塊狀第二相沿晶界析出,降低了晶界結(jié)合力,導(dǎo)致合金高溫延伸率大大降低。ZM61合金在180~300℃溫度范圍內(nèi)拉伸時的斷裂機制均為穿晶斷裂,斷口主要由解理刻面、撕裂棱和韌窩組成。添加Sn元素使合金斷裂機制發(fā)生改變,當拉伸溫度低于220℃時,合金為穿晶斷裂,當拉伸溫度超過220℃后,合金斷裂機制為穿晶斷裂與沿晶斷裂的混合,斷口主要由撕裂棱、韌窩和第二相顆粒組成。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Mn-Sn合金 熱加工性 顯微組織 高溫力學性能 斷裂機制
【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
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 鎂及鎂合金的特點10-11
• 1.2 合金元素對鎂合金的影響11-12
• 1.3 耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 Mg-Al系耐熱鎂合金13-14
• 1.3.2 Mg-Zn系耐熱鎂合金14-16
• 1.3.3 Mg-RE系耐熱鎂合金16-17
• 1.4 鎂合金的塑性變形機制17-19
• 1.4.1 滑移17
• 1.4.2 孿生17-18
• 1.4.3 晶界滑移18-19
• 1.5 加工圖概述19-21
• 1.5.1 加工圖的發(fā)展歷史19-20
• 1.5.2 加工圖原理20-21
• 1.6 課題研究目的、意義及內(nèi)容21-24
• 1.6.1 研究目的21
• 1.6.2 研究意義21
• 1.6.3 研究內(nèi)容21-24
• 2 實驗材料及研究方法24-32
• 2.1 技術(shù)路線24
• 2.2 實驗合金的成分設(shè)計24-25
• 2.3 實驗合金的制備25-26
• 2.3.1 合金的熔煉25
• 2.3.2 成分測試25-26
• 2.3.3 均勻化處理26
• 2.4 擠壓實驗26-27
• 2.4.1 擠壓設(shè)備26
• 2.4.2 擠壓工藝26-27
• 2.5 熱壓縮實驗27-29
• 2.6 熱處理實驗29
• 2.6.1 固溶處理29
• 2.6.2 時效處理29
• 2.7 高溫力學性能實驗29-30
• 2.8 組織分析30-32
• 2.8.1 物相分析（XRD）30
• 2.8.2 金相組織分析30-31
• 2.8.3 掃描組織分析（SEM）31-32
• 3 Mg-Zn-Mn-Sn系合金熱加工性研究32-48
• 3.1 前言32
• 3.2 壓縮試樣宏觀分析32-33
• 3.3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析33
• 3.4 變形條件對流變應(yīng)力的影響33-35
• 3.4.1 變形溫度對流變應(yīng)力的影響34-35
• 3.4.2 流變速率對流變應(yīng)力的影響35
• 3.5 ZM61-4Sn合金熱壓縮本構(gòu)關(guān)系35-39
• 3.5.1 本構(gòu)方程的提出35-36
• 3.5.2 本構(gòu)方程系數(shù)求解36-37
• 3.5.3 本構(gòu)方程的得出37-39
• 3.6 變形條件對顯微組織的影響39-43
• 3.6.1 變形溫度對顯微組織的影響39-42
• 3.6.2 應(yīng)變速率對顯微組織的影響42-43
• 3.7 熱加工性判斷43-46
• 3.7.1 熱加工圖的提出43-44
• 3.7.2 實驗合金熱加工性判斷44-46
• 3.8 本章小結(jié)46-48
• 4 Sn對擠壓態(tài)ZM61合金高溫拉伸性能的影響48-66
• 4.1 顯微組織分析48-54
• 4.1.1 鑄態(tài)合金顯微組織48-50
• 4.1.2 擠壓態(tài)合金顯微組織50-54
• 4.2 擠壓態(tài)合金高溫力學性能54-63
• 4.2.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線分析54-55
• 4.2.2 力學性能分析55-56
• 4.2.3 斷裂機制研究56-63
• 4.3 本章小結(jié)63-66
• 5 Sn對時效態(tài)ZM61合金高溫拉伸性能的影響66-80
• 5.1 顯微組織分析66-68
• 5.2 力學性能68-70
• 5.3 斷裂機制70-77
• 5.4 本章小結(jié)77-80
• 6 本文結(jié)論80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-90
• 附錄 作者在攻讀期間發(fā)表的論文目錄90

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