Mg-Zn-Al-Ca压铸镁合金的组织与力学性能

论文摘要

本文通过Ca合金化对金属型浇注ZA85镁合金强化效果的研究，确定强化效果最佳的Ca含量X（wt％）。以ZA85CaX为研究对象，研究金属型浇注和压铸对其组织和常高温力学性能的影响，以及热处理工艺分别对两种成型工艺所制备合金的组织和常高温力学性能的影响。通过分析确定合金的最佳高温性能，以开发低成本、具有良好铸造性能的耐热镁合金。 研究结果表明：少量的Ca加入，合金中无含Ca相生成，但能够细化合金组织，提高合金的力学性能。当Ca含量为0.6wt％时，合金的强化效果最佳，显微硬度、常温抗拉强度、150℃时的抗拉强度分别由105HV、147.4MPa、140.2MPa提高到117.5HV、164MPa、149.5MPa。 与金属型浇注ZA85Ca0.6相比，压铸ZA85Ca0.6镁合金组织明显细化，相组成也发生明显变化，金属型浇注ZA85Ca0.6由α-Mg基体和Mg2Zn11、AlMg4Zn11及准晶相组成，压铸ZA85Ca0.6镁合金由α-Mg基体和Mg2Zn11、Al12Mg17组成。金属型浇注ZA85Ca0.6经均匀化处理和固溶处理后，第二相明显减少，晶粒长大；经时效处理，析出第二相，使晶界相连成网状，晶内第二相呈球状弥散分布。压铸ZA85Ca0.6镁合金随均匀化时间的延长，合金晶粒逐渐粗化；随固溶时间的延长，合金中第二相逐渐减少，合金晶粒逐渐长大，Al12Mg17相衍射强度增强，α-Mg和Mg2Zn11衍射强度降低；经时效处理后，合金的晶界相粗大，随着时间的延长，晶界相明显增多，逐渐由粗大状变为连续的线条状。 由力学性能测试结果表明：热处理对提高金属型浇注ZA85Ca0.6镁合金力学性能有显著作用，合金在320℃固溶处理8h，随后在170℃时效处理16h，合金的显微硬度和抗拉强度均达到最大值，分别为139.5HV和213.8MPa；经均匀化处理，高温抗拉强度均提高，在300℃均匀化处理24h，合金150℃时的抗拉强度由149.5MPa提高到159.2MPa。压铸态ZA85Ca0.6镁合金在200℃时的抗拉强度为195.06MPa，断口存在细小的解理面，韧窝尺寸小，为韧型混合型断口；经热处理后，合金的强度明显降低，固溶时效合金在常温和150℃时的抗拉强度最大值分别为183.4MPa和159.2MPa；经均匀化处理，合金在200℃时的抗拉强

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁基合金的研究现状
• 1.1.1 镁基合金的基本特征
• 1.1.2 镁合金的类型及应用
• 1.2 镁合金压铸
• 1.3 镁合金在汽车中的应用
• 1.4 耐热镁合金的发展
• 1.4.1 Mg-Al系
• 1.4.2 Mg-Zn系
• 1.4.3 Mg-RE系
• 1.5 Mg-Zn-Al系镁合金研究
• 1.5.1 Mg-Zn-Al合金元素
• 1.5.2 ZA系镁合金的研究概况
• 1.6 选题意义与研究内容
• 第二章 实验研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 合金熔炼
• 2.4 合金成型工艺
• 2.4.1 压铸
• 2.5 热处理
• 2.6 显微组织分析
• 2.7 力学性能测试
• 第三章 ZA85镁合金的显微组织分析
• 3.1 金属型浇注ZA85的显微组织
• 3.1.1 Ca含量对ZA85组织的影响
• 3.1.2 热处理对ZA85镁合金组织的影响
• 3.2 压铸ZA85Ca0.6的显微组织
• 3.2.1 ZA85Ca0.6合金的压铸态与金属型浇注态显微组织
• 3.2.2 均匀化处理对压铸ZA85Ca0.6镁合金组织的影响
• 3.2.3 固溶处理对压铸ZA85Ca0.6镁合金组织的影响
• 3.2.4 时效处理对压铸ZA85Ca0.6镁合金组织的影响
• 3.3 ZA85镁合金的XRD分析
• 3.3.1 金属型浇注ZA85镁合金的XRD分析
• 3.3.2 压铸ZA85Ca0.6镁合金的XRD分析
• 3.4 ZA85Ca0.6镁合金的EMPA分析
• 3.4.1 金属型浇注ZA85Ca0.6镁合金的EMPA分析
• 3.4.2 压铸ZA85Ca0.6镁合金的EMPA分析
• 3.5 ZA85Ca0.6镁合金的TEM分析
• 3.5.1 金属型浇注ZA85Ca0.6镁合金的TEM分析
• 3.5.2 压铸ZA85Ca0.6镁合金的TEM分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 ZA85镁合金的力学性能分析
• 4.1 ZA85镁合金的显微硬度
• 4.1.1 金属型浇注ZA85镁合金的显微硬度
• 4.1.2 热处理对压铸ZA85Ca0.6镁合金显微硬度的影响
• 4.2 ZA85镁合金的室温抗拉性能
• 4.2.1 金属型浇注ZA85镁合金的室温抗拉强度
• 4.2.2 压铸ZA85Ca0.6镁合金的室温抗拉强度
• 4.3 ZA85Ca0.6镁合金的高温抗拉性能
• 4.3.1 金属型浇注ZA85Ca0.6镁合金的高温抗拉强度
• 4.3.2 压铸ZA85Ca0.6镁合金的高温抗拉强度
• 4.4 ZA85镁合金的断口分析
• 4.4.1 ZA85镁合金的常温拉伸断口分析
• 4.4.2 ZA85Ca0.6镁合金的高温拉伸断口分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附件：压铸件试样
• 附录：攻读硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表