本文關(guān)鍵詞：Y、Bi元素對(duì)含錫AZ80鎂合金組織及性能的影響

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【摘要】：本文以開(kāi)發(fā)低成本、高強(qiáng)度AZ系變形鎂合金為試驗(yàn)研究背景,選擇AZ80-2Sn合金作為基礎(chǔ)合金,采用合金化的方法在基礎(chǔ)合金中分別加入Y和Bi元素,對(duì)其鑄態(tài)、擠壓態(tài)組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究,并借助OM、SEM、EDS、XRD以及力學(xué)性能測(cè)試等手段對(duì)其影響機(jī)理進(jìn)行深入探討,以期望能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出滿足課題組要求的高強(qiáng)度變形鎂合金。研究結(jié)果表明:添加適量Y、Bi元素不僅能夠改善試驗(yàn)合金的鑄態(tài)和擠壓態(tài)組織,而且還能使合金的鑄態(tài)和擠壓態(tài)力學(xué)性能得到顯著提高。鑄態(tài)AZ80-2Sn合金組織主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg2Sn相組成。添加Y元素后,合金中出現(xiàn)了新的Al2Y相,隨著Y含量的增加,合金中Al2Y相的尺寸變大、數(shù)量增多,同時(shí)合金中的Mg17Al12相由半連續(xù)網(wǎng)狀變?yōu)椴贿B續(xù)的彌散相,其數(shù)量明顯減少,尺寸也減小。但在試驗(yàn)中Y元素的添加對(duì)合金晶粒的細(xì)化效果并不明顯。Y元素的添加使鑄態(tài)AZ80-2Sn試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均表現(xiàn)為先增加然后再降低的趨勢(shì)。當(dāng)合金中Y元素的添加量為0.5%時(shí),抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都達(dá)到試驗(yàn)合金的最大值,分別為215.1MPa和8.2%。與未添加Y元素的AZ80-2Sn合金相比,AZ80-2Sn-0.5Y合金的抗拉強(qiáng)度提高了18.9%,而伸長(zhǎng)率提高了近49%。擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金的組織主要由α-Mg和少量的Mg17Al12相組成,而含Y試驗(yàn)合金的擠壓態(tài)組織則主要由α-Mg、Al2Y相和少量的Mg17Al12相組成。熱擠壓后的晶粒組織明顯細(xì)于鑄態(tài)的晶粒組織。當(dāng)Y含量為0.5%時(shí),擠壓態(tài)AZ80-2Sn-0.5Y合金的組織比較均勻,平均晶粒尺寸最小。Y元素的添加使擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都呈現(xiàn)出先增加再降低的趨勢(shì)。當(dāng)Y含量為0.5%時(shí),試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均達(dá)到最佳值,分別為368.1MPa和12.9%,與此同時(shí)屈服強(qiáng)度也提升到241.3MPa。較不含Y的AZ80-2Sn合金,AZ80-2Sn-0.5Y擠壓合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別提升了5.8%、5.3%和33.7%,其達(dá)到了最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。添加Bi元素后,鑄態(tài)合金中出現(xiàn)了新的Mg3Bi2相,合金主要由α-Mg基體、Mg17Al12相、Mg2Sn相和Mg3Bi2相組成。同時(shí),添加Bi元素后,合金的晶粒得到有效細(xì)化,隨著B(niǎo)i含量的增加,試驗(yàn)合金的平均晶粒尺寸不斷減小。此外,Bi元素添加后,試驗(yàn)合金中半連續(xù)網(wǎng)狀Mg17Al12相有所減少,離散的Mg17Al12相相對(duì)較多。Bi元素的添加使鑄態(tài)AZ80-2Sn合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均表現(xiàn)為先增加然后再降低的趨勢(shì)。當(dāng)Bi元素的添加量為1%時(shí),試驗(yàn)合金的綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為225.4MPa、116.2MPa和8.8%。與未添加Bi元素的AZ80-2Sn合金相比,AZ80-2Sn-1Bi合金的抗拉強(qiáng)度提升幅度為22.9%,屈服強(qiáng)度提高幅度為11.2%,而伸長(zhǎng)率的提升幅度則達(dá)到了69.2%。含Bi擠壓態(tài)試驗(yàn)合金的組織主要由α-Mg、Mg17Al12和Mg3Bi2相組成。當(dāng)Bi含量為0.5%時(shí),擠壓態(tài)試驗(yàn)合金的組織較為均勻,晶粒得到明顯細(xì)化,其平均晶粒尺寸約為12μm,此外,被擠壓破碎的細(xì)小Mg17Al12相和Mg3Bi2相呈顆粒狀彌散分布于基體之中。當(dāng)試驗(yàn)合金中Bi元素的添加量為0.5%時(shí),擠壓態(tài)合金綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為379.6MPa、247.1MPa和14.8%。與未添加Bi元素的擠壓態(tài)AZ80-2Sn合金相比,AZ80-2Sn-0.5Bi合金的抗拉強(qiáng)度提升幅度為8.7%,屈服強(qiáng)度提升幅度為7.5%,而伸長(zhǎng)率的提升幅度則達(dá)到54.2%。
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG146.22

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本文編號(hào)：1222031