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。
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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
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