合金元素对ZA27组织和性能的影响

论文摘要

ZA27合金熔炼工艺简单,具有优良的力学性能、铸造性能、加工工艺性能以及特殊的耐磨性能;而且原料来源广、成本低、无污染,是如今发展很快的一类新型合金。但是,由于高铝锌基合金的发展时间不长,因而研究还不完善。本论文采用金相观察（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、硬度、冲击韧性等分析手段,研究了添加不同含量不同种类的合金元素对ZA27组织和性能的影响及其作用机理,研究结果表明:在ZA27合金中添加合金元素Mg和Si,当镁含量达到5%时,生成少量的不规则块状物Mg2Si相;随着合金元素Mg和Si元素含量的增加,组织中会有大量的块状物Mg2Si相均匀分布;合金的显微硬度和冲击韧性逐渐升高,其中硬度由HV92升高到HV208,冲击韧性由1.5J/cm2升高到14.4J/cm2;合金的耐磨性和耐蚀性也逐渐升高。在ZA27合金中添加合金元素Mg和Sn,当镁含量较低时,组织中析出颗粒状物Mg2Sn较少;随着合金元素镁和锡含量的增加,组织中析出的颗粒状物Mg2Sn逐渐增加,而随着锡含量的进一步增加,颗粒状的Mg2Sn在晶界处发生了聚集;试验合金的显微硬度先增加然后减小,由HV178升高到了HV209,然后发生下降;冲击韧性由20J/cm2大幅下降到了1.6J/cm2;耐磨性由好变差;耐蚀性逐渐变差。在ZA27合金中添加合金元素Mg和Pb,当镁、铅含量较低时,组织中出现少量的颗粒状物Mg2Pb;随着合金元素镁和铅含量的增加,组织的颗粒状物Mg2Pb逐渐增加;而随着铅含量的进一步增加,颗粒状物Mg2Pb在晶界处发生了聚集。随着镁和铅含量的增加,试验合金的硬度有不同程度的增大,但是冲击韧性却大幅下降;合金的耐磨性变差;在合金元素Pb含量相同的情况下,Mg元素的增加对试验合金的耐蚀性影响不大;在Mg元素含量不变时,Pb元素含量的增加,耐蚀性变差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 高铝锌基合金的发展历史
• 1.2 高铝锌基合金的分类及性能特点
• 1.2.1 锌铝合金的类型
• 1.2.2 高铝锌基合金的性能特点
• 1.3 高铝锌合金主要应用的领域
• 1.4 高铝锌基合金的物理冶金
• 1.4.1 锌冶金
• 1.4.2 Zn-Al合金体系
• 1.4.3 Zn-Al-Pb合金体系
• 1.4.4 Zn-Al-Sn合金体系
• 1.4.5 Zn-Al-Si合金体系
• 1.4.6 Zn-Al-Mg-Si合金体系
• 1.5 高铝锌基合金中合金元素的作用
• 1.6 高铝锌基合金性能的改善
• 1.6.1 合金化
• 1.6.2 变质处理
• 1.6.3 热处理对组织和性能的影响
• 1.6.4 塑性变形
• 1.6.5 其他方法
• 1.7 高铝锌基合金的加工工艺方法
• 1.7.1 永久型铸造
• 1.7.2 压力铸造
• 1.7.3 挤压铸造
• 1.7.4 半固态成型技术
• 1.8 锌铝合金系存在的主要问题
• 1.9 本论文的研究目的、意义和内容
• 1.9.1 本论文的研究目的和意义
• 1.9.2 本论文的研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 原材料的选用
• 2.2 试验合金的选定
• 2.3 熔炼设备及熔炼工艺
• 2.3.1 实验设备
• 2.3.2 实验准备工作
• 2.3.3 熔化及浇注
• 2.3.4 试验过程中的注意事项
• 2.4 性能测定及显微组织观察
• 2.4.1 金相组织观察
• 2.4.2 扫描电子显微镜分析
• 2.4.3 X射线衍射分析
• 2.4.4 维氏硬度测试
• 2.4.5 冲击韧性测试
• 2.4.6 耐磨性能试验
• 2.4.7 腐蚀性能测试
• 第三章 镁硅对ZA27合金铸态组织和性能的影响
• 3.1 试验合金的化学成分
• 3.2 镁硅对ZA27合金铸态组织的影响
• 3.3 镁硅对ZA27合金性能的影响
• 3.3.1 镁硅对ZA27合金硬度和冲击韧性的影响
• 3.3.2 镁硅对ZA27合金耐磨性的影响
• 3.3.3 镁硅对ZA27合金耐蚀性的影响
• 3.4 本章试验合金组织与性能比较
• 第四章 镁锡对ZA27合金铸态组织和性能的影响
• 4.1 试验合金的化学成分
• 4.2 镁锡对ZA27合金铸态组织的影响
• 4.3 镁锡对ZA27合金性能的影响
• 4.3.1 镁锡对ZA27合金硬度和冲击韧性的影响
• 4.3.2 镁锡对ZA27合金耐磨性的影响
• 4.3.3 镁锡对ZA27合金耐蚀性的影响
• 4.4 本章试验合金组织与性能比较
• 第五章 镁铅对ZA27合金铸态组织和性能的影响
• 5.1 试验合金的化学成分
• 5.2 镁铅对ZA27合金铸态组织的影响
• 5.3 镁铅对ZA27合金性能的影响
• 5.3.1 镁铅对ZA27合金硬度和冲击韧性的影响
• 5.3.2 镁铅对ZA27耐磨性的影响
• 5.3.3 镁铅对ZA27耐蚀性的影响
• 5.4 本章试验合金的组织与性能比较
• 第六章 不同金属间化合物对ZA27合金性能的影响比较
• 2Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金硬度的影响作用比较'>6.1 Mg₂Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金硬度的影响作用比较
• 2Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金冲击韧性的影响作用比较'>6.2 Mg₂Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金冲击韧性的影响作用比较
• 2Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金耐磨性的影响作用比较'>6.3 Mg₂Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金耐磨性的影响作用比较
• 2Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金耐蚀性的影响作用比较'>6.4 Mg₂Si、Mg₂Sn、Mg₂Pb对ZA27合金耐蚀性的影响作用比较
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文