固溶时效处理对AZ80镁合金组织及力学性能的影响

论文摘要

镁合金具有比重轻,比强度、比刚度高,切削加工性好,电磁屏蔽能力强,易于回收等一系列优点,受到人们极大的关注。开发新的高性能镁合金系列是目前研究的主要趋势,但对现有镁合金进行适当的工艺处理也可以成为改善材料性能经济而有效的方式。热处理是改善材料性能的有效途径,对镁合金热处理后的组织及力学性能进行深入研究是非常有意义的。本课题主要研究:热处理工艺对AZ80镁合金组织变化的影响规律,以便最终提高材料的力学性能。论文中利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析、透射电子显微镜及金属拉伸、冲击和布氏硬度等试验,系统研究了固溶、时效处理对AZ80镁合金组织及力学性能的影响。研究结果表明:固溶处理可使铸态AZ80镁合金晶界处的β相分解并溶入到α-Mg基体中。提高固溶温度和延长固溶时间均可消除以连续网状形态分布于α-Mg枝晶间的β-Mg17Al12硬脆相,使其由析出于晶间转变为析出于α晶内,进而起到改善合金综合机械性能的作用;但是,过高的固溶温度和过长的固溶时间虽然有利于延伸率增大,却会使α-Mg基体的组织粗化,从而导致合金硬度和强度下降:对拉伸断口进行分析发现,固溶处理可使试样的断裂机理由脆性的沿晶断裂转变为具有一定塑性变形解理断裂。时效处理使β相从过饱和固溶体中以不连续和连续两种方式析出。本次试验发现,β相形态有三种:Ⅰ类板条状,Ⅱ类六角棱柱状,Ⅲ类短棒状。温度对β相的析出行为影响很大。在高温时效（300℃）,β相为连续析出,短时间内就能大量析出,形貌都为板条状:随着温度降低,β相将出现不连续析出,而连续析出的β相受到抑制,温度越低,不连续β相析出越多,析出相形貌除板条状外,出现了六角棱柱状和短棒状;但温度过低（140℃）,β相需较长时间才能形核和生长。不连续析出β相能在一定程度上提高合金强度,而纯粹连续析出β相不能。通过时效处理,合金屈服强度显著提高,但延伸率和冲击韧性有所下降。时效处理后,合金的拉伸断口形貌呈现解理为主的脆性断裂特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金材料概述
• 1.2.1 镁元素的性质
• 1.2.2 镁合金特点
• 1.2.3 镁合金材料的分类
• 1.2.4 镁合金的应用
• 1.3 镁合金强化处理
• 1.3.1 合金化强化
• 1.3.2 复合强化
• 1.3.3 细晶强化
• 1.3.4 热处理强化
• 1.4 本课题研究目的及意义
• 1.5 本课题主要研究内容
• 2 试验材料及方法
• 2.1 试验材料的选择
• 2.2 热处理工艺参数的确定
• 2.2.1 固溶处理工艺参数的确定
• 2.2.2 时效处理工艺参数的确定
• 2.3 热处理设备和保护气氛
• 2.4 力学性能测试方法
• 2.4.1 硬度试验
• 2.4.2 拉伸试验
• 2.4.3 常温冲击试验
• 2.5 显微组织分析方法
• 2.5.1 金相分析
• 2.5.2 X射线衍射分析
• 2.5.3 扫描电镜分析
• 2.5.4 透射电镜分析
• 2.6 试验工艺路线图
• 3 固溶处理对AZ80镁合金组织及力学性能的影响
• 3.1 AZ80镁合金的铸态组织观察
• 3.2 固溶处理对合金组织的影响
• 3.2.1 固溶时间对合金组织的影响
• 3.2.2 固溶温度对合金组织的影响
• 3.3 X射线衍射试验结果
• 3.4 固溶处理对合金力学性能的影响
• 3.4.1 固溶时间对合金力学性能的影响
• 3.4.2 固溶温度对合金力学性能的影响
• 3.5 断口形貌分析
• 3.5.1 AZ80镁合金铸态拉伸断口分析
• 3.5.2 固溶处理对拉伸断口形貌的影响
• 3.5.3 拉伸断口纵剖面形貌分析
• 3.6 本章小结
• 4 时效处理对AZ80镁合金组织及力学性能的影响
• 4.1 时效处理对合金组织的影响
• 4.2 X射线衍射试验结果
• 4.3 时效处理对合金力学性能的影响
• 4.3.1 时效时间对合金力学性能的影响
• 4.3.2 时效温度对合金力学性能的影响
• 4.4 断口形貌分析
• 4.4.1 拉伸断口形貌
• 4.4.2 拉伸断口纵剖面形貌分析
• 4.5 分级时效对合金组织及力学性能的影响
• 4.5.1 分级时效对合金组织的影响
• 4.5.2 分级时效对合金力学性能的影响
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录