Mg-Y-Zn-Zr耐热镁合金组织和性能研究

Mg-Y-Zn-Zr耐热镁合金组织和性能研究

论文摘要

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,在汽车轻量化方面的作用日益受到人们的重视。但是,目前已有的镁合金往往室温力学性能较差或者高温抗蠕变性能较差,这限制了它在汽车工业中的应用。目前已有的MEZ(Mg-2RE-0.35Zn-0.3Zr)合金具有优良的高温抗蠕变性能,但室温拉伸性能较差,本文通过用Y元素替代MEZ合金中的混合稀土,并在合金中增添少量的Zn元素,希望在保持合金优良的抗蠕变性能的基础上提高合金的强度。本研究首先研究了重力铸造条件下Mg-Y-Zn-Zr合金的组织与性能,并在此基础上采用Mg-Y-Zn-Zr合金成功的实现了汽车吸尘器底板的压铸试验,并对压铸合金的组织与性能进行了系统地研究。对重力铸造Mg-Y-Zn-Zr合金的组织与性能进行研究发现,Mg-0.8%Zn -0.35%Zr合金组织为单相α-Mg,在合金中添加Y元素,随着添加的Y元素含量的增加,合金晶粒得到细化,晶界离异共晶相的数目增多,且出现了大量的层片状组织,从而使合金的室温和高温强度提高,高温抗蠕变性能提高,当添加的Y的含量为3.5%时合金的室温强度,高温强度和高温抗蠕变性能达到最优。采用Mg-2.64%Y-0.96%Zn-0.35%Zr和Mg-4.51%Y-0.99%Zn-0.41%Zr两种合金成功地进行汽车吸尘器底板的压铸试验,对压铸Mg-Y-Zn-Zr合金的组织与性能的进行了研究,结果发现,压铸合金的组织非常细小,且固溶于晶内的Y元素的含量提高,晶界第二相的数目明显增多,合金室温强度、高温强度和高温抗蠕变性能得到进一步提高,Mg-2.64%Y-0.96%Zn-0.35%Zr合金的室温抗拉强度达到221.6MPa,在200℃/70MPa条件下100h的总蠕变应变为0.093%。Mg-4.51%Y-0.99%Zn-0.41%Zr合金的室温抗拉强度高达233.4 MPa,在200℃/70MPa条件下100h的总蠕变应变为0.083%。两种压铸合金不仅具有优良的抗蠕变性能,同时还具有较高的强度。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 镁及镁合金概述
  • 1.2 镁合金压铸的现状
  • 1.2.1 国外汽车用压铸镁合金的发展
  • 1.2.2 国内汽车用压铸镁合金的发展
  • 1.3 耐热镁合金材料的研究与应用现状
  • 1.3.1 Mg-Al-RE 系耐热镁合金
  • 1.3.2 Mg-Al-Ca 系耐热镁合金
  • 1.3.3 Mg-Zn-Al-Ca 系耐热镁合金
  • 1.3.4 Mg-Al-Ca-RE 系耐热镁合金
  • 1.3.5 Mg-Al-Sr 系耐热镁合金
  • 1.3.6 Mg-Al-Si 系耐热镁合金
  • 1.3.7 Mg-RE-Zn 系耐热镁合金
  • 1.4 研究背景与内容
  • 参考文献
  • 第二章 试验设备与过程
  • 2.1 合金制备
  • 2.1.1 原材料
  • 2.1.2 重力铸造合金的制备
  • 2.1.3 压铸合金的制备
  • 2.2 性能测试
  • 2.2.1 拉伸性能测试
  • 2.2.2 蠕变性能测试
  • 2.3 微观分析
  • 2.3.1 光学显微分析
  • 2.3.2 相分析
  • 2.3.3 断裂行为
  • 2.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 重力铸造条件下Mg-Y-Zn-Zr 合金的组织与性能研究
  • 3.1 Mg-Y-Zn-Zr 合金的显微组织
  • 3.2 Mg-Y-Zn-Zr 合金的室温拉伸性能
  • 3.3 Mg-Y-Zn-Zr 合金的高温拉伸性能
  • 3.4 Mg-Y-Zn-Zr 合金的高温蠕变性能
  • 3.5 分析与讨论
  • 3.5.1 Y 对Mg-Zn-Zr 合金微观组织的影响
  • 3.5.2 Y 对Mg-Zn-Zr 合金拉伸性能的影响
  • 3.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 Mg-Y-Zn-Zr 合金压铸工业试验
  • 4.1 压铸浇注温度的优化
  • 4.2 压铸试件的缺陷分析
  • 4.2.1 裂纹
  • 4.2.2 氧化夹渣
  • 4.3 讨论与分析
  • 4.4 结论
  • 参考文献
  • 第五章 压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的组织与性能研究
  • 5.1 压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的微观组织
  • 5.2 压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的室温拉伸性能
  • 5.3 压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的高温拉伸性能
  • 5.4 压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的高温蠕变性能
  • 5.5 讨论与分析
  • 5.5.1 Mg-Y-Zn-Zr 合金的微观组织
  • 5.5.2 Mg-Y-Zn-Zr 合金的拉伸性能
  • 5.5.3 Mg-Y-Zn-Zr 合金的蠕变性能
  • 5.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 结论
  • 附录ⅠGd 对ZA85 合金组织和性能的影响
  • 附录Ⅱ压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的室温拉伸检测报告
  • 附录Ⅲ压铸Mg-Y-Zn-Zr 合金的高温蠕变性能检测报告
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的文章与专利申请
  • 上海交通大学学位论文答辩决议书
  • 相关论文文献

    • [1].生物材料用Mg-Y-Zn-Zr合金的微观结构及体外降解行为[J]. 应用化学 2012(12)
    • [2].Mg-Y-Zn-Zr合金的显微组织和力学性能[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2009(03)

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