本文選題：鎂 + 錫　； 參考：《吉林大學》2015年博士論文

【摘要】：Mg Sn Zn合金作為一種新型鎂合金，近年來引起了國內外的關注。合金中的金屬間化合物Mg2Sn（FCC結構、 m3m空間點群、a=0.676nm）具有硬度高、高溫穩(wěn)定性好（熔點770.5oC）等優(yōu)點，作為強化相在提高鎂合金室溫及高溫性能方面具有工業(yè)應用潛力。Sn和Zn加入能夠降低Mg基體的層錯能，從而促進了合金基面滑移、非基面滑移及大量孿晶的產(chǎn)生，提升合金塑性。此外，由于Mg Sn Zn合金中不含Al，并且Sn和Zn也是人體所需元素，，因此，Mg Sn Zn合金也具有作為生物醫(yī)用材料的應用潛力。然而，普通重力鑄造條件下，Mg Sn Zn合金組織通常比較粗大，導致其力學性能較差。因此，必須對合金組織進行調控。合金元素的添加，是一種常見改善合金組織的手段，元素可以通過吸附毒化或者形成核心的方式有效地細化合金組織。改變凝固條件（如離心鑄造）也能有效地改善合金組織。此外，采用軋制和擠壓等變形手段，能夠進一步細化合金晶粒和析出相，顯著提高合金力學性能。然而，關于Mg Sn Zn系合金變形（軋制、擠壓）及變形后的退火熱處理研究較少。 因此，本文研究了微量元素（Mn、Y、Sb、Zr）添加對鑄造Mg 3Sn 1Zn和Mg 5Sn 1Zn合金組織和力學性能的影響，并通過離心鑄造制備出Mg 5Sn合金。在此基礎上，采用不同的變形工藝（軋制、擠壓）和退火工藝進一步細化合金組織，提升合金性能。 本文的主要研究結果如下： 1)發(fā)現(xiàn)鑄態(tài)Mg 3Sn 1Zn（TZ31）合金具有高加工硬化能力（加工硬化能力Hc=3.62、加工硬化指數(shù)n=0.55）和高塑性（延伸率εp=19.1%、抗拉強度σb=168MPa）；Sn和Zn加入降低了Mg基體層錯能，促進了基面滑移、非基面滑移以及大量孿晶的產(chǎn)生，從而獲得高塑性；高密度孿晶界阻礙位錯運動，位錯的增值和堆積導致了TZ31合金具有高加工硬化能力；本結果為理解含錫鎂合金的室溫變形機制提供借鑒。 2)揭示了Zr的較佳添加含量為0.05wt.%，0.05wt.%的Zr顯著細化了TZ31組織，使TZ31合金室溫壓縮強度（σb）和斷裂應變（εf）分別從330MPa和31.9%增加至379MPa和39.0%；150oC時， σb和εf分別從209MPa和35.7%增加至224MPa和42.5%；Y和Sb均可細化TZ31組織，提升其拉伸性能，而Mn對合金組織和拉伸性能改善不明顯；揭示了水平離心鑄造條件下Mg 5Sn合金組織特征，即離心半徑越大，晶粒細化越顯著，Sn元素偏析程度加劇。 3)優(yōu)化出鑄造TZ31合金較佳細晶軋制和退火工藝：350oC+280oC、15道次、單道次小于15%和較低退火溫度（275oC/1.5h）能夠獲得細小再結晶組織（~4μm），屈服強度、抗拉強度和斷裂應變分別為131MPa、260MPa和19.3%；優(yōu)化出擠壓TZ31合金高溫大壓下量軋制工藝（8mm、350oC、6道次、單道次壓下量不小于20%），揭示出退火溫度和時間對軋制TZ31再結晶晶粒尺寸的影響規(guī)律，隨著溫度或時間的增加，再結晶晶粒尺寸從3μm（250oC/1h）增加至9μm（300oC/1.5h），為含錫鎂合金變形及退火提供參考。 4)發(fā)現(xiàn)Mg2Sn相在200oC拉伸變形時具有較好的穩(wěn)定性；揭示出軋制TZ31合金（~11μm）高溫拉伸過程中組織演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)150oC時僅出現(xiàn)動態(tài)回復，200oC時出現(xiàn)再結晶，且隨著應變增加，再結晶組織增多；高溫穩(wěn)定的Mg2Sn相、動態(tài)回復和動態(tài)再結晶，有利于提升軋制TZ31合金高溫力學性能。 5)研究了Sr Sb復合添加對擠壓Mg 5Sn 1Zn（TZ51）合金組織和拉伸性能的影響，0.1wt.%Sr Sb添加對擠壓合金晶粒尺寸沒有明顯改善，然而，當含量為0.3wt.%和0.5wt.%）時，TZ51合金晶粒尺寸增大；室溫下，0.1wt.%Sr Sb添加使TZ51合金屈服強度、抗拉強度和斷裂應變分別從129MPa、251MPa和20.6%增加至152MP、273MPa和23.2%，高溫下Sr Sb加入未明顯改善合金性能；揭示了加入Sr Sb前后擠壓TZ51合金室溫斷裂方式為準解理和韌窩混合斷裂機制，高溫下主要為韌窩斷裂機制。 總之，本文通過微量元素添加對鑄造TZ31和TZ51組織和力學性能影響的研究，優(yōu)化了微量元素類型及其含量；通過對動態(tài)和靜態(tài)再結晶組織演變規(guī)律的研究，實現(xiàn)了變形后晶粒尺寸可控，為含錫鎂合金成分設計及高性能鎂合金制備提供了借鑒。
[Abstract]:Mg Sn Zn鍚堥噾浣滀負涓

本文編號：1887214