在近幾十年的時間里,鎂合金的優(yōu)異性能逐漸收到人們關(guān)注,尤其在交通、通訊、航天航空領(lǐng)域均有著巨大的應(yīng)用前景。因此,發(fā)展具有高性能鎂合金對于實現(xiàn)鎂合金產(chǎn)業(yè)化有著舉足輕重的意義,但是強度低成為制約鎂合金發(fā)展的主要問題之一。通過時效處理產(chǎn)生析出強化是提高鎂合金強度的重要方式,因此對鎂合金中析出相的研究對于指導(dǎo)鎂合金成分設(shè)計,進而提高鎂合金強度并減少其應(yīng)用成本有著十分重要的意義。本文主要是以Mg-8Zn-4Al-0.5Mn(wt.%)合金為研究對象,研究添加不同含量的Sn對其時效硬化、微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。利用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等先進的表征研究合金的微觀結(jié)構(gòu);利用維氏硬度計和拉伸機測試合金的力學(xué)性能,結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)研究的結(jié)果探討了微觀結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)添加Sn可以顯著提高Mg-8Zn-4Al-0.5Mn合金的淬火態(tài)硬度,這主要是因此添加Sn后合金的晶粒尺寸明顯減小,并且生成了尺寸幾百納米的Mg2Sn粒子。但淬火態(tài)到峰值時效的硬度增加值基本相同,200°C峰值時效Mg-8Zn-4A1-0.5Mn-3Sn合金的硬度為93HV。200 ℃ 時效 Mg-8Zn-4Al-0.5Mn 和 Mg-8Zn-4Al-0.5Mn-3 Sn 合金中的析出相主要為高密度的菱形和條狀φ相(Mg21(Zn,Al)17),其與基體之間的取向關(guān)系為:(102)ф//(1010)a[010]O//[2110]a研究發(fā)現(xiàn)添加Sn可以提高Mg-8Zn-4Al-0.5Mn擠壓合金的屈服強度,添加3wt.%的Sn后,合金的屈服強度從145MPa提升至200MPa,抗拉強度從213MPa提升至230MPa。鏈狀金屬間化合物粒子數(shù)目增多和晶粒細(xì)化是含Sn合金具有強度增加的主要原因。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.22
【部分圖文】：

圖 1.1 不同形貌析出相對鎂合金中基面位錯運動的影響[22]ig. 1.1 Schematic diagram showing effects of the orientation of precipitations on interparticle dislocation slip on basal plane of the magnesium matrix[22].3 Mg-Zn-Al 系合金性能及其析出相.3.1 Mg-Zn-Al 系合金的鑄造性能在 Mg-Al 二元合金中，Al 元素有助于優(yōu)化合金鑄造性能，加入少量 Zn 可升合金流動性和強度，典型的合金有 AZ91 和 AZ31[3]。但是隨著 Zn 含量增別是超過 2wt%時，合金會發(fā)生嚴(yán)重的熱裂，如 AZ63[24, 25]。合金的鑄造性能與合金元素含量之間一般滿足∧-型曲線特征，即隨著合金元素增加，合金熱裂傾向先增后減[26,27]。圖 1.2 給出了 Mg-Al-Zn 合金鑄造性元素含量關(guān)系[28]。從圖 1.2 可以看出，Mg-Zn-Al 系合金大部分位于可鑄造區(qū)n 過高進入脆性區(qū)，過低則為熱裂區(qū)。此圖只是給出了鑄造變化趨勢，并沒有熱裂程度和可鑄造區(qū)與元素關(guān)系一個量化關(guān)系。有相關(guān)報道了 Mg-Zn-Al 系合裂可能與較寬凝固區(qū)間有關(guān)[29, 30]。

圖 1.2 Mg-Al-Zn 合金鑄造性能與 Al、Zn 含量關(guān)系[28]Fig. 1.2 The influence ofAl and Zn elements on the castability of Mg-Al-Zn alloys[28].3.2 Mg-Zn-Al 系合金的力學(xué)性能針對 Mg-Zn-Al 系合金，Zhang[28]對 8~14wt%Zn，2~6wt%Al 成分范圍合金學(xué)性能進行詳細(xì)的報道。對于室溫拉伸性能，當(dāng) Zn 含量為 8~12wt%范圍時， Al 含量的增加，合金的屈服強度（YS）會升高。當(dāng) Al 含量為 4wt%時，合金拉強度（UTS）最高。當(dāng) Zn 含量為 12wt%~14wt%時，Al 含量越低，合金抗度會越高。此外，對于 Mg-Zn-Al 系合金的蠕變測試表明，Zn 含量一定，At%時，抗蠕變性能最好。合金的沖擊韌性，與 Zn 和 Al 總含量有關(guān)，合金元量越高，性能越差[24,31]。現(xiàn)在的 Mg-Zn-Al 系合金在抗蠕變性能方面有一定優(yōu)是仍需添加一些元素提升合金力學(xué)性能，主要原因是 Zn 和 Al 在鎂基體有較解度，時效后會析出大量 相，雖然 相不是在鎂的柱面或者錐面形成，但析出相密度較高，合金具有較高的力學(xué)性能。但 相熔點低，高溫下不能有礙位錯運動，因此需加入新的元素，新元素加入后會形成穩(wěn)定、高強度第二相

士學(xué)位論文 圖 1.3 所示。前人對 Mg-Zn-Al 系相圖 Τ 相和 相一直存在立方結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù) a=1.46nm，空間群結(jié)構(gòu)為 Im3_，化學(xué)式為36]。 相成分區(qū)間相對Τ相較窄，屬于正交晶系（a=0.8979nm，m），空間群為 Pbcm，化學(xué)式 Mg5Al2Zn2[37]。利用 SAED（選區(qū)（會聚束衍射）等技術(shù)確定： 相空間群結(jié)構(gòu)為 Pbcm，l)17[38]。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2874714