元素Sb及热挤压对AZ31合金组织与性能的影响

论文摘要

本文对T6态和热挤压态不同含Sb量AZ31合金进行室温及高温力学性能测试，并采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对不同状态合金进行组织形貌观察，位错组态的衍衬分析，研究了元素Sb及热挤压对AZ31合金组织与性能的影响。结果表明：AZ31合金经元素Sb合金化后，其合金由α-Mg基体、Mg17Al12和Mg3Sb2相组成，其中高熔点的粒状Mg3Sb2相均匀分布在合金的基体中，可明显改善合金的力学性能。随元素Sb含量的提高，AZ31合金的室温及高温力学性能增加，当Sb含量增加到0.84％，经T6处理的该合金其室温抗拉强度由222MPa提高到297MPa，提高幅度达33.8％。经热挤压处理可明显改善AZ31合金和AZ31-0.25％Sb合金的室温及高温力学性能，随挤压温度降低，合金的抗拉强度及屈服强度提高。经360℃挤压后，AZ31合金的抗拉强度由222MPa提高到276.9MPa，提高幅度达24.7％；屈服强度由84MPa提高到210.7MPa，提高幅度达150.8％。AZ31-0.25％Sb合金经220℃热挤压及时效处理后，室温抗拉强度由263MPa提高到297.6MPa；屈服强度由96MPa提高到222.1MPa，提高幅度达131.4％。经挤压处理可明显改善合金力学性能的原因是挤压期间发生的形变硬化及动态再结晶，形变产生的高密度位错产生形变硬化效应，时效期间弥散析出的第二相具有弥散强化作用；而挤压期间发生的动态再结晶具有明显的细化晶粒作用，可有效提高合金的屈服强度。AZ31-Sb合金在室温及高温瞬时拉伸的变形特征是孪晶变形和孪晶内的位错滑移，其中a位错沿基面滑移，a+c位错沿锥面滑移是位错滑移变形的主要机制；在150℃拉伸期间的变形特征为a位错沿基面滑移，a+c位错沿柱面和半锥面滑移。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 镁合金的特点及发展概况
• 1.2 镁合金的强化原理
• 1.2.1 固溶时效硬化原理
• 1.2.2 晶界强化
• 1.2.3 时效强化机理
• 1.3 镁合金的晶粒细化及热处理
• 1.3.1 镁合金的晶粒细化
• 1.3.2 镁合金的热处理
• 1.4 合金元素对镁合金的影响
• 1.5 镁合金的挤压技术
• 1.6 本试验研究的主要内容
• 2 实验内容与方法
• 2.1 实验材料及试样制备
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 合金的挤压工艺制定
• 2.3.2 热处理工艺的确定
• 2.3.3 组织形貌观察
• 2.3.4 元素的成分分布与相分析
• 2.3.5 力学性能测试
• 3. 实验结果和分析
• 3.1 元素 Sb对 AZ31合金力学性能的影响
• 3.2 热挤压 AZ31合金的力学性能
• 3.2.1 挤压温度对 AZ31合金力学性能的影响
• 3.2.2 热挤压态与 T6态 AZ31合金力学性能的比较
• 3.3 热挤压处理对 AZ31-0.25%Sb合金力学性能的影响
• 3.3.1 挤压温度对 AZ31-0.25%Sb合金力学性能的影响
• 3.3.2 热挤压态与 T6态 AZ31-0.25%Sb合金力学性能的比较
• 3.4 时效对挤压态 AZ31、AZ31-0.25%Sb合金力学性能的影响
• 3.4.1 时效时间对不同温度挤压态合金硬度的影响
• 3.4.2 时效对不同温度挤压态合金力学性能的影响
• 3.4.3 挤压及时效对合金力学性能的影响
• 3.5 元素 Sb对 AZ31合金组织结构的影响
• 3.5.1 元素 Sb对 T6态 AZ31合金组织形貌的影响
• 3.5.2 元素 Sb对 T6态 AZ31合金相组成及分布的影响
• 3.6 热挤压及时效对合金组织结构的影响
• 3.6.1 热挤压对 AZ31合金晶粒尺寸的影响
• 3.6.2 热挤压对不同合金组织结构的影响
• 3.6.3 热挤压合金的微观变形特征
• 3.6.4 时效对合金组织结构的影响
• 3.7 热挤压期间的动态再结晶及对强度的影响
• 3.7.1 挤压期间的动态再结晶
• 3.7.2 影响屈服强度的因素
• 3.7.3 第二相的弥散强化作用
• 3.8 合金在瞬时拉伸期间的变形特征
• 3.8.1 AZ31-0.84%Sb合金在室温瞬时拉伸期间的变形特征
• 3.8.2 AZ31-0.84%Sb合金在150℃瞬时拉伸期间的变形特征
• 3.8.3 挤压态 AZ31-0.25%Sb合金在室温瞬时拉伸期间的变形特征
• 4 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢