本文關(guān)鍵詞：Mg-Al-Sn-Y合金組織與性能研究

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【摘要】：近幾年來(lái),隨著對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化和節(jié)能減排的需求加劇,鎂合金的發(fā)展越來(lái)越重要。本文以Mg-Al-Sn合金為基礎(chǔ),稀土元素Y、元素Mn為合金化元素,采用電磁感應(yīng)熔煉爐在氬氣氛圍下熔煉制備出8中不同成分的合金,通過(guò)X射線熒光光譜儀(XRF)、X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能量色散X射線譜儀(EDS)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)工作站和析氫實(shí)驗(yàn)裝置等手段研究了元素Y、Mn對(duì)不同狀態(tài)下合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能的影響。研究了Mg-4Al-2Sn-xY(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.%)合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能。鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn合金呈現(xiàn)明顯的枝晶結(jié)構(gòu),主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成。當(dāng)添加元素Y后,鑄態(tài)合金的枝晶發(fā)生細(xì)化,生成新的塊狀相Al2Y相,隨著Y元素含量的增加,Al2Y相的數(shù)量逐漸增加、尺寸增大并發(fā)生一定的偏聚,而Mg17Al12相的數(shù)量逐漸減少并由沿晶界連續(xù)分布變成彌散分布。鑄態(tài)合金的力學(xué)性能隨著Y含量的增加而逐漸降低。合金均勻化后經(jīng)熱擠壓變形后,合金晶粒細(xì)化,存在部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū),且有少量細(xì)小的Mg2Sn相沿著晶界析出,合金的力學(xué)性能隨Y的添加有一定的提升。添加元素Y可以減弱Mg-4Al-2Sn合金的拉壓不對(duì)稱(chēng)性,當(dāng)Y的含量為1.0和1.5 wt.%,合金的CYS/TYS的值為0.93和1.06。添加Y可以改善合金的耐蝕性,隨著Y含量的增加合金的耐蝕性先增加后降低再增加,其中,擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.5Y合金的耐蝕性最好。研究了Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.%)合金的顯微組織和力學(xué)性能。鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.4Mn合金呈現(xiàn)明顯的細(xì)小樹(shù)枝晶狀,由α-Mg相、Mg2Sn相、單質(zhì)Mn和Al8Mn5相組成。添加合金元素Y后,鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的組織形態(tài)發(fā)生變化并出現(xiàn)顆粒狀的第二相Al2Y相。隨著Y含量的增加,鑄態(tài)枝晶的尺寸變化不大,鑄態(tài)合金中的顆粒第二相尺寸長(zhǎng)大并發(fā)生偏聚,且鑄態(tài)合金的組織中連續(xù)的網(wǎng)狀樹(shù)枝晶逐漸被斷開(kāi)。合金均勻化后經(jīng)熱擠壓變形后,合金晶粒細(xì)化,存在部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū),與Mg-4Al-2Sn-xY合金相比,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū)域增多。均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.4Mn合金的力學(xué)性能隨Y的增加變化不大,說(shuō)明添加元素Mn后,元素Y對(duì)合金的力學(xué)性能影響減弱,與Mg-4Al-2Sn-xY合金力學(xué)性能相比,微量Mn可以提高合金的強(qiáng)度。研究了未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn(x=0,0.5,1.0,1.5 wt.%)合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能。未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金呈現(xiàn)細(xì)小的等軸晶結(jié)構(gòu),明顯可以看到沿著晶界分布一些細(xì)小彌散的納米級(jí)顆粒Mg2Sn相,合金發(fā)生較為充分的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。合金常溫拉伸力學(xué)性能隨著Y的添加有一定的提升,但較均勻化態(tài)擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的力學(xué)性能有所增加;200oC高溫力學(xué)性能隨著Y的添加變化不大,但高溫的延伸率達(dá)到70%以上。合金的耐蝕性隨著Y含量的增加先增加后降低再增加。其中,未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.5Y合金的耐蝕性最好。因此,通過(guò)添加元素Y、元素Mn及熱處理對(duì)Mg-4Al-2Sn合金進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)力學(xué)性能、耐蝕性能和經(jīng)濟(jì)性考慮,未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-0.5Y-0.4Mn合金的性能最好,其常溫屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為216 MPa、303 MPa和12.3%;200oC的高溫的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為140 MPa、170 MPa和74.6%;自腐蝕電流密度為2.0511E-6 A/cm2。
【關(guān)鍵詞】：Mg-4Al-2Sn-Y 熱處理 塑性變形 Mn元素 顯微組織 性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 鎂及鎂合金10-11
• 1.2 常用的鎂合金11-14
• 1.2.1 Mg-Al系12
• 1.2.2 Mg-Zn系12-13
• 1.2.3 Mg-Li系13
• 1.2.4 Mg-Mn系13
• 1.2.5 Mg-RE系13-14
• 1.3 鎂合金的腐蝕14-15
• 1.3.1 鎂合金的腐蝕分類(lèi)14-15
• 1.3.2 提高鎂合金腐蝕性能的方法15
• 1.4 鎂合金變形工藝及熱處理15-17
• 1.4.1 鎂合金的變形工藝15-16
• 1.4.2 鎂合金的熱處理16-17
• 1.5 課題研究的目的和意義17-18
• 1.6 課題研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.6.2 技術(shù)路線18-20
• 2 實(shí)驗(yàn)方法20-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料制備及成分設(shè)計(jì)20-21
• 2.1.1 合金成分設(shè)計(jì)及原料選擇20
• 2.1.2 合金熔煉20-21
• 2.1.3 合金成分分析21
• 2.1.4 合金熱處理及擠壓參數(shù)21
• 2.2 合金顯微組織觀察和測(cè)試21-22
• 2.2.1 物相分析21
• 2.2.2 金相組織觀察21-22
• 2.2.3 掃描電鏡組織觀察及能譜分析22
• 2.3 合金性能測(cè)試22-26
• 2.3.1 常溫力學(xué)性能測(cè)試22-23
• 2.3.2 高溫力學(xué)性能測(cè)試23
• 2.3.3 電化學(xué)測(cè)試23
• 2.3.4 浸泡測(cè)試23-26
• 3 Mg-4Al-2Sn-xY合金組織和性能26-44
• 3.1 鑄態(tài)和均勻化態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的顯微組織26-32
• 3.1.1 鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的顯微組織26-29
• 3.1.2 鑄態(tài)合金Mg-4Al-2Sn-xY合金的力學(xué)性能29-30
• 3.1.3 均勻化態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的顯微組織30-32
• 3.2 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的組織和性能32-39
• 3.2.1 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的顯微組織32-35
• 3.2.2 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的室溫力學(xué)性能35-39
• 3.3 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的腐蝕性能39-42
• 3.3.1 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的極化曲線39-41
• 3.3.2 擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的析氫曲線41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金組織和性能44-54
• 4.1 鑄態(tài)和均勻化態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織44-48
• 4.1.1 鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織44-45
• 4.1.2 鑄態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的力學(xué)性能45-47
• 4.1.3 均勻化態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織47-48
• 4.2 均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織和力學(xué)性能48-50
• 4.2.1 均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織48-49
• 4.2.2 均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的室溫力學(xué)性能49-50
• 4.3 分析與討論50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-54
• 5 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-x Y-0.4Mn合金組織和性能54-64
• 5.1 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的顯微組織54-56
• 5.2 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的力學(xué)性能56-59
• 5.2.1 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的室溫力學(xué)性能56-57
• 5.2.2 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY合金的高溫力學(xué)性57-59
• 5.3 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的腐蝕性能59-62
• 5.3.1 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的極化曲線59-60
• 5.3.2 未均勻化擠壓態(tài)Mg-4Al-2Sn-xY-0.4Mn合金的析氫曲線60-62
• 5.4 分析與討論62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 6 結(jié)論64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72

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