本文關(guān)鍵詞：Mg-Al-Si-Sr耐熱鎂合金成分設(shè)計與組織性能研究

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【摘要】：鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高等優(yōu)點,在航空航天、汽車及電子等行業(yè)中具有巨大的應(yīng)用潛力。近年來,耐熱鎂合金的開發(fā)研究成為鎂合金技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點,其中含Si耐熱鎂合金中AS系列合金具有高溫性能優(yōu)良、流動性高以及成本低等優(yōu)勢,但是其應(yīng)用局限于冷卻速度較快的薄壁壓鑄件,同時其強度亦有待于進一步提高。本課題以AS31系合金為基礎(chǔ)合金,主要開展Sr微合金化、凝固條件優(yōu)化、合金成分優(yōu)化以及熱處理強化研究,基于組織細(xì)化與變質(zhì)、固溶時效強化理論提高合金性能,開發(fā)新型的低成本耐熱鎂合金。Sr微合金化對AS31鎂合金晶粒具有明顯的細(xì)化效果和對共晶Mg2Si相具有顯著的變質(zhì)效果。在Sr變質(zhì)工藝中,合金晶粒逐漸細(xì)化,漢字狀共晶Mg2Si相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻罴岸噙呅螤�。Sr添加量為0.5wt.%時,合金細(xì)化效果和變質(zhì)效果最佳,綜合拉伸性能最優(yōu),其中室溫和150℃抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達(dá)到185.9MPa、112.2MPa、5.7%和135.4MPa、104.6MPa和7-3%,相對于AS3 1合金分別提高了31.2%、39.2%、72.7%和43.7%、65.0%、58.7%。澆鑄溫度和保溫時間對Sr微合金化AS31合金的組織及抗拉性能具有明顯影響,澆鑄溫度為700℃、熔體保溫30min時,Sr變質(zhì)效果最佳,漢字狀Mg2Si相轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻罴岸噙呅螤?澆鑄的合金在室溫及150℃下的抗拉強度、屈服強度及延伸率分別為177.5MPa、05.5MPa、5.4%和113.2MPa、94.6MPa、6.0%,綜合拉伸性能最佳。分析研究了Al、Si成分含量變化對Mg-Al-Si-Sr合金的組織和拉伸性能的影響。隨著A1添加量(3wt.%、5wt.%、7wt.%、9wt.%)的增加,合金的晶粒尺寸呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,其中7wt.%含量時,合金晶粒最細(xì)小。在Mg-3Al-1Si-0.5Sr合金組織中,主要存在小漢字狀、棒狀及多邊形狀的Mg2Si相和離散分布于枝晶間的β-Mg17Al12離異共晶相,隨著Al含量的不斷增加,合金組織中β-Mg17Al12離異共晶相逐漸增多,且逐漸呈半連續(xù)分布；同時當(dāng)Al含量達(dá)到5wt.%、7wt.%、9wt.%時,合金組織中出現(xiàn)了層片狀Mg17Al12二次析出相。Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金拉伸性能最佳,室溫及150℃下抗拉強度、屈服強度及延伸率為201.1MPa、160.7MPa、4.8%和164.5MPa、128.0MPa、7.4%。研究了不同Si含量(1wt.%、2wt.%、3wt.%)的Mg-7Al-XSi-0.5Sr合金的組織和拉伸性能,隨著Si添加量不斷增加到2wt.%和3wt.%,漢字狀相基本消失,初生塊狀Mg2Si相體積增大,出現(xiàn)明顯偏聚分布,合金室溫拉伸性能和150℃拉伸性能相應(yīng)顯著惡化。研究了固溶、固溶-時效處理對Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金組織與拉伸性能的影響。Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金經(jīng)多級固溶處理后,合金中枝晶間半連續(xù)分布的β-Mg17Al12離異共晶相及層片狀β-Mg17Al12二次析出相基本分解溶于基體,Mg2Si相得到了一定程度的細(xì)化,出現(xiàn)球化現(xiàn)象；固溶處理后合金的室溫及150℃抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達(dá)到221.1MPa、152.0MPa、5.7%和179.2MPa、123.5MPa、8.7%,相對于鑄態(tài),合金的室溫及150℃的抗拉強度提高了9.95%、8.9%,延伸率提高了18.75%、17.6%。時效處理后,晶界上重新析出了層片狀的β-Mg17Al12相,合金的室溫及150℃抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達(dá)到235.9MPa、169.0MPa、3.8%和192.5MPa、136.2MPa、6.4%,相對于鑄態(tài),合金的室溫及150℃的抗拉強度提高了17.3%、17.0%,屈服強度提高了5.2%、6.4%。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Al-Si-Sr合金 Sr微合金化 凝固條件 熱處理 微觀組織 拉伸性能
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 鎂合金的特點及應(yīng)用13-20
• 1.1.1 鎂合金的特點13-15
• 1.1.2 鎂合金的分類15
• 1.1.3 鎂合金的應(yīng)用現(xiàn)狀15-20
• 1.2 耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.2.1 Mg-Zn系耐熱鎂合金20
• 1.2.2 Mg-Al系耐熱鎂合金20-21
• 1.2.3 Mg-Zn-Al系耐熱鎂合金21
• 1.2.4 Mg-RE系耐熱鎂合金21-22
• 1.3 Mg-Al基耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3.1 Mg-Al-Zn(AZ)系合金22-23
• 1.3.2 Mg-Al-RE(AE)系合金23
• 1.3.3 Mg-Al-Ca(AX)系合金23
• 1.3.4 Mg-Al-Sr(AJ)系合金23-24
• 1.3.5 Mg-Al-Si(AS)系合金24
• 1.4 含Si鎂合金的變質(zhì)與細(xì)化研究24-26
• 1.4.1 鹽類變質(zhì)24-25
• 1.4.2 固溶處理25
• 1.4.3 合金化25
• 1.4.5 其它25-26
• 1.5 本論文研究的背景、內(nèi)容及意義26-28
• 1.5.1 本論文研究的背景及意義26
• 1.5.2 本論文研究的內(nèi)容26-28
• 第二章 實驗裝置及實驗方法28-34
• 2.1 實驗方案與技術(shù)路線28-29
• 2.2 合金熔煉29-31
• 2.2.1 實驗材料29
• 2.2.2 熔煉設(shè)備29-31
• 2.2.3 熔煉工藝31
• 2.2.4 凝固過程模擬31
• 2.2.5 熱處理實驗31
• 2.3 組織結(jié)構(gòu)表征31-32
• 2.3.1 樣品制備31-32
• 2.3.2 金相分析32
• 2.3.3 掃描電鏡分析32
• 2.3.4 XRD分析32
• 2.4 性能測試32-34
• 2.4.1 硬度測試32
• 2.4.2 拉伸性能測試32-34
• 第三章 Sr微合金化對AS31鎂合金鑄態(tài)組織及性能的影響34-47
• 3.1 Sr微合金化AS31鎂合金鑄態(tài)組織34-40
• 3.1.1 Sr對AS31合金晶粒尺寸的影響34-35
• 3.1.2 合金第二相分析35-40
• 3.2 Sr細(xì)化晶粒及變質(zhì)Mg_2Si相機理分析40-42
• 3.2.1 細(xì)化晶粒機理40-41
• 3.2.2 變質(zhì)Mg_2Si相機理41-42
• 3.3 Sr微合金化AS31合金拉伸性能42-46
• 3.3.1 Sr微合金化AS31合金室溫拉伸性能42-43
• 3.3.2 Sr微合金化AS31合金高溫拉伸性能43-45
• 3.3.3 Mg_2Si相形貌對拉伸性能的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 凝固條件對AS31-0.1Sr鑄態(tài)鎂合金的組織及拉伸性能影響47-58
• 4.1 澆鑄溫度對AS31-0.1Sr合金鑄態(tài)組織的影響47-52
• 4.1.1 澆鑄溫度對AS31-0.1Sr合金晶粒尺寸的影響47-48
• 4.1.2 澆鑄溫度對Sr變質(zhì)共晶Mg_2Si相的影響48-50
• 4.1.3 澆鑄溫度對AS31-0.1Sr合金拉伸性能的影響50-52
• 4.2 保溫時間對AS31-0.1Sr合金組織和力學(xué)性能的影響52-57
• 4.2.1 保溫時間對AS31-0.1Sr合金晶粒尺寸的影響52-54
• 4.2.2 保溫時間對Sr變質(zhì)共晶Mg_2Si相的影響54-55
• 4.2.3 保溫時間對AS31-0.1Sr合金拉伸性能的影響55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 Al、Si含量對Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金的組織及力學(xué)性能影響58-73
• 5.1 Al含量對Mg-xAl-1Si-0.5Sr合金微觀組織及力學(xué)性能的影響58-69
• 5.1.1 Al含量對Mg-xAl-1Si-0.5Sr合金組織的影響58-62
• 5.1.3 Al含量對Mg-xAl-1Si-0.5Sr合金拉伸性能的影響62-68
• 5.1.4 Mg-xAl-1Si-0.5Sr鑄態(tài)合金硬度68-69
• 5.2 Si含量對Mg-7Al-xSi-0.5Sr合金組織及拉伸性能的影響69-72
• 5.2.1 Si含量對Mg-7AlxSi-0.5Sr合金組織的影響69-71
• 5.2.2 Si含量對Mg-7Al-xSi-0.5Sr合金拉伸性能的影響71-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第六章 Mg-7Al-1Si-0.5Sr的熱處理強化73-83
• 6.1 熱處理對Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金組織的影響73-77
• 6.3 熱處理對Mg-7Al-1Si-0.5Sr合金拉伸性能的影響77-81
• 6.3.1 室溫拉伸性能77-78
• 6.3.2 150℃拉伸性能78-79
• 6.3.3 合金拉伸斷口分析79-81
• 6.4 本章小結(jié)81-83
• 第七章 結(jié)論83-85
• 參考文獻85-91
• 后記91-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況93

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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本文編號：898652