本文關鍵詞：熱處理對Mg-xZn合金及其半固態(tài)水淬組織的影響

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【摘要】：鎂合金由于比強度、比剛度高、容易回收等優(yōu)點,尤其是作為最輕的金屬結構材料,在汽車、航空航天等領域得到日益廣泛的應用。本文采用金屬型Mg-x Zn(x=3,5,7,9wt.%)鎂合金,并利用光學顯微鏡、X射線衍射和掃描電鏡等設備及力學性能測試等手段研究了Zn含量的變化對合金的顯微組織和力學性能的影響。運用半固態(tài)等溫熱處理的方法制備了實驗合金的半固態(tài)組織,研究了半固態(tài)非枝晶組織的演變過程及Zn含量的變化對Mg-Zn系合金半固態(tài)組織的影響。并分析其熱處理前后的組織性能和在等溫熱處理過程中的組織演變情況,探討其中的機理。實驗結果表明,隨著Zn含量的變化,Mg-x Zn(x=3,5,7,9wt.%)鎂合金的顯微組織和力學性能發(fā)生了明顯的變化。Mg-x Zn合金的顯微組織為樹枝晶,共晶組織主要由α-Mg+Mg Zn組成。隨著Zn質量分數的增加,合金晶粒逐漸細化。合金的抗拉強度隨著Zn含量的增加而增加,當Zn含量為7%時抗拉強度達到最大值210MPa;延伸率隨著Zn含量的增加逐漸降低,當Zn含量為3%時達到最大值15%;硬度隨著Zn含量的增加持續(xù)增大,Zn含量為9%時硬度為54HV;合金的斷口形貌隨著Zn含量的增加撕裂棱減少,韌窩數量增多�？紤]到綜合力學性能,我們選擇Mg-7Zn合金進行均勻化、固溶以及時效處理,其熱處理工藝為:均勻化處理335℃+96h,固溶處理340℃+5h,時效處理160℃、98℃、70℃(24h)+160℃。熱處理后其抗拉強度達到313MPa,硬度達到83.76HV。斷口分析表明,Mg-7Zn合金熱處理后的斷裂方式主要為解理斷裂。結合力學性能的分析,對Mg-x Zn合金進行半固態(tài)等溫熱處理,研究了不同Zn含量對半固態(tài)非枝晶組織的影響,結果表明,隨著Zn含量的增加,合金組織細化。并研究了保溫溫度和保溫時間對半固態(tài)非枝晶組織的影響,結果表明保溫溫度主要影響合金固相率,保溫時間是影響合金的顆粒尺寸和形狀因子的關鍵因素。在等溫熱處理過程中,Zn元素的含量對半固態(tài)非枝晶組織的影響較大。在相同的等溫熱處理工藝條件下,Zn元素含量越高,實驗合金半固態(tài)非枝晶組織越細小、圓整。當Zn含量為7%時,610℃保溫30min后,球狀顆粒的平均等積圓直徑為78.51μm,形狀系數為1.223。
【關鍵詞】：Mg-x Zn合金 顯微組織 力學性能 半固態(tài)
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG166.4
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 鎂及鎂合金概述14-17
• 1.1.1 鎂及鎂合金的特點14-15
• 1.1.2 鎂合金的發(fā)展與應用15-17
• 1.2 Mg-Zn系鎂合金的性能及研究現狀17-18
• 1.3 鎂合金半固態(tài)成型技術18-20
• 1.3.1 半固態(tài)成型工藝方法18
• 1.3.2 半固態(tài)非枝晶組織的制備18-19
• 1.3.3 半固態(tài)成型的技術優(yōu)勢19-20
• 1.4 課題研究意義和內容20-22
• 1.4.1 研究意義20
• 1.4.2 研究內容20-22
• 第2章 實驗方法與過程22-29
• 2.1 實驗合金的制備22-24
• 2.1.1 實驗方案22
• 2.1.2 實驗材料22-23
• 2.1.3 實驗設備23-24
• 2.2 實驗過程24-29
• 2.2.1 合金熔煉與澆鑄24
• 2.2.2 半固態(tài)等溫熱處理24-25
• 2.2.3 熱處理工藝25-26
• 2.2.4 微觀組織觀察及相分析26-27
• 2.2.5 力學性能測試27-28
• 2.2.6 硬度測試28-29
• 第3章 Mg-x Zn鎂合金鑄態(tài)及熱處理后組織及性能29-47
• 3.1 合金的鑄態(tài)顯微組織29-30
• 3.2 合金的鑄態(tài)力學性能30-31
• 3.3 合金鑄態(tài)拉伸斷口形貌31-32
• 3.4 熱處理對實驗合金力學性能和斷口組織的影響32-33
• 3.5 均勻化和固溶處理溫度的選擇33-35
• 3.5.1 均勻化處理不同時間對Mg-7Zn合金顯微組織的影響34-35
• 3.5.2 固溶處理時間對Mg-7Zn合金顯微組織的影響35
• 3.6 鑄態(tài)、均勻化和均勻化 +固溶處理后的顯微組織35-37
• 3.7 時效處理不同溫度對Mg-7Zn合金顯微組織和力學性能的影響37-41
• 3.7.1 160℃時效時Mg-7Zn合金的顯微組織37-39
• 3.7.2 98℃時效時合金的顯微組織39-40
• 3.7.3 雙極時效時合金的顯微組織40-41
• 3.8 熱處理對合金力學性能的影響41-45
• 3.8.1 均勻化和固溶處理對合金性能的影響41-43
• 3.8.2 時效工藝對合金性能的影響43-44
• 3.8.3 熱處理工藝對合金斷口形貌的影響44-45
• 3.9 本章小結45-47
• 第4章 Mg-x Zn合金半固態(tài)非枝晶組織的制備47-67
• 4.1 Mg-3Zn合金半固態(tài)非枝晶組織47-50
• 4.1.1 保溫溫度對Mg-3Zn合金非枝晶組織的影響47-49
• 4.1.2 保溫時間對Mg-3Zn合金非枝晶組織的影響49-50
• 4.2 Mg-5Zn合金半固態(tài)非枝晶組織50-54
• 4.2.1 保溫溫度對Mg-5Zn合金非枝晶組織的影響50-52
• 4.2.2 保溫時間對Mg-5Zn合金非枝晶組織的影響52-54
• 4.3 Mg-7Zn合金半固態(tài)非枝晶組織54-58
• 4.3.1 保溫溫度對Mg-7Zn合金非枝晶組織的影響54-56
• 4.3.2 保溫時間對Mg-7Zn合金非枝晶組織的影響56-58
• 4.4 Mg-9Zn合金半固態(tài)非枝晶組織58-61
• 4.4.1 保溫溫度對Mg-9Zn合金非枝晶組織的影響58-59
• 4.4.2 保溫時間對Mg-9Zn合金非枝晶組織的影響59-61
• 4.5 Zn含量對Mg-x Zn合金非枝晶組織的影響61-62
• 4.6 Mg-7Zn半固態(tài)水淬熱處理組織62-66
• 4.6.1 熱處理實驗與研究62
• 4.6.2 均勻化與固溶處理后的顯微組織研究62-63
• 4.6.3 時效處理后的顯微組織研究63-65
• 4.6.4 半固態(tài)水淬熱處理與金屬型熱處理對比65-66
• 4.7 本章小結66-67
• 結論67-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及研究成果75

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本文編號：1126213