本文關(guān)鍵詞：Sn和Sr對Mg-2.0%Si鎂合金組織和性能的影響

  更多相關(guān)文章： 鎂合金 細(xì)化 變質(zhì) 熱處理 顯微組織 力學(xué)性能

【摘要】：鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度小、鑄造成型性好、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好、減振降噪、電磁屏蔽能力強(qiáng)和易于回收利用等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。但鎂合金的絕對強(qiáng)度比較低,制約了其大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。雖然已經(jīng)研發(fā)出添加稀土和稀有金屬而獲得性能優(yōu)異的鎂合金,但是由于成本較高,限制其只能在民用領(lǐng)域應(yīng)用。所以研究設(shè)計出一些具有優(yōu)良機(jī)械性能的鑄造鎂合金具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題在繼承前人研究的基礎(chǔ)上,繼續(xù)對Mg-Si系合金的組織和性能進(jìn)行研究。通過合金化處理來細(xì)化合金組織、改變合金中強(qiáng)化相的形狀、分布以及數(shù)量,以期達(dá)到提高鎂合金性能的目的。本文以Mg-2.0%Si合金為基礎(chǔ),通過添加堿金屬元素Sr以及合金元素Sn,借助金相分析(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS),以及萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備,研究Sn和Sr對Mg-2.0%Si鎂合金組織和性能的影響。研究結(jié)果表明:(1)Mg-2.0%Si鑄造鎂合金組織主要由α-Mg基體和Mg_2Si兩相組成。而Mg-2.0%Si-x%Sr合金組織也是由α-Mg基體、初生Mg_2Si相、共晶Mg_2Si相組成;添加0.04%和0.08%Sr時,大塊的初生Mg_2Si尺寸變小,棱角鈍化,數(shù)量增多,枝晶α-Mg的尺寸減小并趨于均勻化,混晶現(xiàn)象減少,共晶Mg_2Si仍以層片狀存在;當(dāng)Sr的含量增加到0.16%時,初生Mg_2Si顆粒尺寸達(dá)到最小,近似球化,均勻分布在α-Mg基體中;共晶Mg_2Si相不再是層片狀結(jié)構(gòu),而是變成不規(guī)則的短棒狀彌散分布在整個基體。雖然Sr元素的添加可以使合金組織細(xì)化,但是合金的硬度降低,合金抗拉強(qiáng)度并沒有顯著的提高,而合金的延伸率卻有明顯提升,其中Mg-2.0%Si-0.16%Sr合金較之Mg-2.0%Si提升了179%。(2)Mg-2.0%Si合金添加合金元素Sn后,能有效降低初生Mg_2Si相的尺寸,而共晶Mg_2Si由原來的層片狀變成漢字狀;在Mg-2.0%Si-x%Sn合金中,隨著Sn合金元素的增加,漢字狀的Mg_2Si的整體尺寸減小,并且逐漸向棒狀和顆粒狀分解;當(dāng)Sn合金元素含量低于3.5%時,Mg-2.0%Si-x%Sn合金中Mg_2Sn相以顆粒狀存在,而Sn含量為4.5%時,會生成不規(guī)則粗大的Mg_2Sn;Mg-2.0%Si-x%Sn合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率均隨著Sn含量的增加先增大后減小,在Sn含量為3.5%時達(dá)到最大值,分別為148.5Mpa和11.85%。合金硬度隨著Sn的添加先降后生,在3.5%Sn時達(dá)到峰值;對Mg-2.0%Si-4.5%Sn合金進(jìn)行固溶處理后,粗大的Mg_2Sn相已經(jīng)不復(fù)存,共晶Mg_2Si由原來的漢字狀變?yōu)樾☆w粒狀;與160℃/4h和240℃/4h時效處理后相比,160℃/8h和240℃/8h時效處理后,均觀察到多邊形初生Mg_2Si棱角被鈍化的現(xiàn)象。(3)Mg-2.0%Si-3.5%Sn-x%Sr合金組織主要由α-Mg基體、Mg_2Si和Mg_2Sn相以及MgSnSr三元合金相組成。基體中共晶Mg_2Si在添加Sr后其形貌由原來的漢字狀變?yōu)榧?xì)長的棒狀和細(xì)小塊狀,而初生塊狀Mg_2Si的尺寸變小而且數(shù)量隨著Sr含量的增加而減少。當(dāng)Sr的含量低于0.5%時,MgSnSr主要以細(xì)小的針狀組織存在,并且橫跨晶界。而在Sr的含量達(dá)到1.0%時,合金組織中開始形成粗大的針狀MgSnSr,進(jìn)一步增加Sr的含量至1.5%和2.0%時,針狀MgSnSr相數(shù)量進(jìn)一步增加,但粗大的針狀MgSnSr組織也越來越多。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 細(xì)化 變質(zhì) 熱處理 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 鎂及鎂合金概述9-10
• 1.2 鎂合金的應(yīng)用與回收10-11
• 1.2.1 鎂合金的應(yīng)用10-11
• 1.2.2 鎂合金的回收11
• 1.3 鎂合金的強(qiáng)化類型11-16
• 1.3.1 合金化強(qiáng)化11-14
• 1.3.2 熱處理強(qiáng)化14-15
• 1.3.3 形變強(qiáng)化15-16
• 1.3.4 復(fù)合強(qiáng)化16
• 1.4 Mg_2Si相增強(qiáng)鎂合金性能的研究16-19
• 1.4.1 Mg-Si系合金中Mg_2Si強(qiáng)化相的細(xì)化16-18
• 1.4.2 Mg-Si系合金中Mg_2Si相對耐腐蝕性能的影響18-19
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容19
• 1.6 課題的研究目的和意義19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法21-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)合金成分設(shè)計21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)合金的熔煉和鑄造22-24
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備22-24
• 2.3.2 合金熔煉與澆鑄24
• 2.4 表征方法24-25
• 2.4.1 XRD分析24-25
• 2.4.2 金相分析25
• 2.5 性能測試25-26
• 第三章 Mg-2.0%Si-x%Sr合金組織和力學(xué)性能26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 XRD結(jié)果分析26-27
• 3.3 鑄態(tài)組織Mg-2.0%Si金相組織分析27
• 3.4 不同Sr含量的Mg-2.0%Si-x%Sr合金金相組織分析27-30
• 3.5 Mg-2.0%Si-x%Sr鑄態(tài)合金室溫力學(xué)性能30-33
• 3.5.1 Mg-2.0%Si-x%Sr鑄態(tài)合金的硬度30-31
• 3.5.2 Mg-2.0%Si-x%Sr鑄態(tài)合金的拉伸力學(xué)性能31-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 Mg-2.0%Si-x%Sn合金組織和性能的研究34-43
• 4.1 引言34
• 4.2 XRD結(jié)果分析34-35
• 4.3 Mg-2.0%Si合金的鑄態(tài)組織35
• 4.4 不同Sn含量的Mg-2.0%Si-x%Sn的組織35-37
• 4.5 Mg-2.0%Si-x%Sn鑄態(tài)合金室溫力學(xué)性能37-39
• 4.5.1 Mg-2.0%Si-x%Sn鑄態(tài)合金硬度37-38
• 4.5.2 Mg-2.0%Si-x%Sn鑄態(tài)合金室溫拉伸性能38-39
• 4.6 熱處理對Mg-2.0%Si-4.5%Sn合金組織的影響39-42
• 4.6.1 固溶處理后Mg-2.0%Si-4.5%Sn合金組織40-41
• 4.6.2 固溶時效處理后Mg-2.0%Si-4.5%Sn合金組織41-42
• 4.7 本章小結(jié)42-43
• 第五章 Mg-2.0%Si-3.5%Sn-x%Sr合金組織的研究43-48
• 5.1 引言43
• 5.2 XRD結(jié)果分析43-44
• 5.3 Mg-2.0%Si-3.5%Sn-x%Sr合金組織形貌分析44-47
• 5.3.1 Mg-2.0%Si-3.5%Sn合金組織形貌44
• 5.3.2 不同Sr含量對Mg-2.0%Si-3.5%Sn合金組織的影響44-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 第六章 結(jié)論48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-55
• 作者簡介55
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果55

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