本文關(guān)鍵詞：Sn、Sr對(duì)Mg-5Zn-2Al鎂合金組織及性能的影響

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【摘要】：鎂合金以其密度小、比強(qiáng)度比剛度高、減震電磁屏蔽性能好、易于回收等特點(diǎn),受得到了廣泛的關(guān)注,并已應(yīng)用于汽車、航天、3C等領(lǐng)域。但由于鎂合金的高溫性能較差,限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用,因此研究開發(fā)具有良好高溫強(qiáng)度的鎂合金具有重要的意義。本文以ZA52合金為基礎(chǔ)合金,以Sn、Sr為合金元素,采用真空電阻熔煉爐制備了ZA52-x Sn(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0)合金、ZA52-x Sr(x=0.2,0.5,1.0)合金及ZA52-1.0Sn-x Sr(x=0.2,0.5)共10種不同成分的合金,通過XRF成分分析,XRD物相分析,金相顯微鏡、SEM和EDS能譜分析、TEM等一系列方法對(duì)上述10種不同的合金進(jìn)行了研究,探索了Sn、Sr添加對(duì)鑄態(tài)、熱擠壓態(tài)、擠壓后熱處理態(tài)合金的顯微組織和第二相的影響及變化規(guī)律,并使用力學(xué)性能測(cè)試儀器對(duì)不同合金在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。在ZA52合金中添加Sn元素制備了ZA52-x Sn(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0)合金,其中ZA52合金由α-Mg,Mg32(Al,Zn)49和少量Mg Zn相組成,添加Sn后形成了Mg2Sn相,合金的鑄態(tài)枝晶隨Sn含量的增加而減小并逐漸轉(zhuǎn)變成較為圓整的薔薇狀,鑄態(tài)力學(xué)性能也得到改善。經(jīng)過均勻化處理后合金中的Mg32(Al,Zn)49和Mg Zn相大部分固溶于基體,鑄態(tài)枝晶轉(zhuǎn)變成粗大等軸晶,經(jīng)過擠壓后均變成了細(xì)小的等軸晶,隨Sn含量的增加,晶粒尺寸逐漸減小,合金的室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能依次提高,在添加量為3%時(shí)達(dá)到最高。通過對(duì)比T5和T6態(tài)熱處理后合金的室溫力學(xué)性能發(fā)現(xiàn),合金性能均在3%Sn時(shí)達(dá)到最大,且T6態(tài)合金室溫力學(xué)性能高于T5態(tài),其中YS=280MPa,UTS=371MPa,EL=9.3%�？梢奡n含量為3%時(shí)合金綜合力學(xué)性能最佳。在ZA52合金中添加Sr元素制備了ZA52-x Sr(x=0.2,0.5,1.0)合金,通過XRD物相分析發(fā)現(xiàn)合金中形成了少量Al4Sr相,合金的鑄態(tài)枝晶得到細(xì)化并隨Sr含量增加逐漸轉(zhuǎn)變成薔薇狀,鑄態(tài)合金的力學(xué)性能在0.5%添加量時(shí)改善最為顯著。合金的均勻化效果隨Sr含量的增加而減弱,經(jīng)過擠壓后合金的晶粒得到細(xì)化,第二相沿?cái)D壓方向被擠碎,合金力學(xué)性能相比鑄態(tài)得到大幅提高,其中室溫屈服強(qiáng)度隨Sr的增加而提高,高溫強(qiáng)度卻隨Sr的增加而降低。對(duì)ZA52-x Sr合金進(jìn)行了T5和T6熱處理后發(fā)現(xiàn),Mg32(Al,Zn)49的析出隨Sr的增加而減少,且T6態(tài)合金力學(xué)性能低于T5態(tài)合金的力學(xué)性能。綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)ZA52-0.5Sr合金綜合力學(xué)性能最佳。在ZA52合金中復(fù)合添加Sn、Sr制備了ZA52-1.0Sn-x Sr(x=0.2,0.5)合金,除了以上所述的第二相外,合金中還出現(xiàn)了Mg Sn Sr相,并分布于晶內(nèi)。Sn、Sr復(fù)合添加能夠進(jìn)一步細(xì)化鑄態(tài)枝晶,改善鑄態(tài)力學(xué)性能。對(duì)比ZA52-x Sn和ZA52-x Sr合金,發(fā)現(xiàn)Sn、Sr復(fù)合添加后合金擠壓態(tài)的室溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均得到進(jìn)一步提高,高溫力學(xué)性能則高于ZA52-x Sr合金。經(jīng)過T5熱處理后,ZA52-1.0Sn-x Sr合金的力學(xué)性能均優(yōu)于ZA52-x Sn和ZA52-x Sr合金,且在Sr添加量為0.2%時(shí)達(dá)到最大,其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為267MPa,389MPa,延伸率為14%,而T6態(tài)合金的室溫力學(xué)性能則低于T5態(tài)合金,綜合分析發(fā)現(xiàn),Sn、Sr復(fù)合添加對(duì)ZA52合金力學(xué)性能的改善最為明顯,且Sr含量為0.2%時(shí)力學(xué)性能最好。
【關(guān)鍵詞】：ZA52 Sn Sr 顯微組織 力學(xué)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】：2015
【分類號(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10-13
• 1.1.1 鎂的性質(zhì)及用途10
• 1.1.2 鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制10-11
• 1.1.3 常用的合金元素11-13
• 1.2 鎂合金系列及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 鎂及其合金的加工工藝14-15
• 1.4 鎂合金的熱處理15-16
• 1.5 MG-ZN-AL系鎂合金研究現(xiàn)狀16
• 1.6 課題研究目的及意義16-17
• 1.7 課題研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.7.1 研究?jī)?nèi)容17
• 1.7.2 技術(shù)路線17-20
• 2 實(shí)驗(yàn)方案及研究方法20-26
• 2.1 合金制備20-21
• 2.1.1 合金成分設(shè)計(jì)及原料選擇20
• 2.1.2 合金的制備20-21
• 2.1.3 合金成分分析21
• 2.2 合金的擠壓變形21-22
• 2.2.1 示差掃描量熱法分析（DSC）21
• 2.2.2 均勻化熱處理21
• 2.2.3 熱擠壓變形21-22
• 2.3 合金的熱處理工藝22
• 2.4 合金的顯微組織分析22-23
• 2.4.1 物相分析22
• 2.4.2 金相觀察22-23
• 2.4.3 掃描電鏡和能譜分析23
• 2.4.4 透射電鏡分析23
• 2.5 合金的力學(xué)性能測(cè)試23-26
• 2.5.1 常溫力學(xué)性能23-24
• 2.5.2 高溫力學(xué)性能24
• 2.5.3 顯微硬度測(cè)試24-26
• 3 SN的添加對(duì)ZA52鎂合金組織和性能的影響26-46
• 3.1 鑄態(tài)合金的顯微組織和性能26-31
• 3.1.1 ZA52-x Sn合金物相分析結(jié)果26
• 3.1.2 鑄態(tài)合金的顯微組織26-30
• 3.1.3 鑄態(tài)合金的力學(xué)性能30-31
• 3.2 均勻化態(tài)合金的顯微組織31-34
• 3.3 擠壓態(tài)合金的組織與性能34-37
• 3.3.1 擠壓態(tài)合金的顯微組織34-36
• 3.3.2 擠壓態(tài)合金室溫力學(xué)性能36-37
• 3.3.3 擠壓態(tài)合金高溫力學(xué)性能37
• 3.4 擠壓態(tài)合金熱處理后的組織及性能37-44
• 3.4.1 熱處理工藝的制定37-40
• 3.4.2 T5處理對(duì)合金組織及性能的影響40-42
• 3.4.3 T6處理對(duì)合金組織及性能的影響42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 3.5.1 鑄態(tài)44
• 3.5.2 均勻化態(tài)44
• 3.5.3 擠壓態(tài)44-45
• 3.5.4 熱處理態(tài)45-46
• 4 SR的添加對(duì)ZA52鎂合金組織性能的影響46-70
• 4.1 鑄態(tài)合金的顯微組織和力學(xué)性能46-50
• 4.1.1 鑄態(tài)合金物相分析結(jié)果46
• 4.1.2 鑄態(tài)合金的顯微組織46-49
• 4.1.3 鑄態(tài)合金室溫力學(xué)性能49-50
• 4.2 均勻化態(tài)合金的顯微組織50-53
• 4.3 擠壓態(tài)合金的顯微組織及性能53-59
• 4.4 擠壓態(tài)合金熱處理后的組織及性能59-67
• 4.4.1 固溶工藝對(duì)合金組織的影響59-61
• 4.4.2 時(shí)效(T5)熱處理對(duì)合金組織及性能的影響61-65
• 4.4.3 固溶時(shí)效(T6)熱處理對(duì)合金組織及性能的影響65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-70
• 4.5.1 鑄態(tài)67
• 4.5.2 均勻化態(tài)67
• 4.5.3 熱擠壓態(tài)67
• 4.5.4 熱處理67-70
• 5 SN、SR復(fù)合添加對(duì)ZA52鎂合金組織性能的影響70-84
• 5.1 鑄態(tài)合金的顯微組織和力學(xué)性能70-73
• 5.1.1 鑄態(tài)合金的顯微組織70-72
• 5.1.2 鑄態(tài)合金室溫力學(xué)性能72-73
• 5.2 均勻化態(tài)合金的顯微組織73-75
• 5.3 擠壓態(tài)合金的組織及性能75-78
• 5.3.1 擠壓態(tài)合金的顯微組織75-77
• 5.3.2 擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能77-78
• 5.4 時(shí)效（T5）處理對(duì)合金顯微組織和力學(xué)性能的影響78-80
• 5.5 固溶時(shí)效處理（T6）處理對(duì)合金顯微組織和力學(xué)性能的影響80-82
• 5.6 本章小結(jié)82-84
• 5.6.1 鑄態(tài)82
• 5.6.2 均勻化態(tài)82
• 5.6.3 熱擠壓態(tài)82
• 5.6.4 熱處理態(tài)82-84
• 6 結(jié)論84-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-96
• 附錄96
• A. 作者攻讀碩士期間取得的科研成果96
• B. 作者攻讀碩士期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：702671