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含Ca镁合金挤压变形组织和力学性能研究

2020-12-08阅读(772)

含Ca镁合金挤压变形组织和力学性能研究

论文摘要

变形镁合金具有优良的物理和力学性能,有着广阔的应用前景,但其应用研究技术还不成熟。本文以前期的阶段性研究为基础,通过调整合金中Al和Zn的元素含量,开发出新型性能良好的变形Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn镁合金；采用OM,XRD,SEM等分析手段研究了Ca元素对合金铸态和挤压态显微组织以及力学性能的影响；探索了时效处理和固溶处理对挤压变形Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn-xCa合金显微组织和力学性能的影响。本文的主要工作和研究结果如下：（1）添加Ca元素后,Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn合金铸态组织晶粒细化不明显,而挤压后组织明显细化、分布均匀。挤压后,合金中β-Mg17Al12相在晶界和枝晶处以圆润状形态存在,减小了对基体的割裂,从而合金的力学性能得到了提高。（2）加入Ca后,合金中有Al2Ca新相产生。C合金（Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn-2.5Ca）铸态时形成大量层片状Al2Ca相,挤压后Al2Ca相呈菱形。随着Ca含量的提高,Al2Ca含量增加,β-Mg17Al12含量减少。（3）C合金的力学性能最佳,抗拉强度为353.6MPa,延伸率为6.71%；B合金的延伸率比A合金提高了39.8%,C合金比B合金提高了122.8%。（4）均匀化处理含Ca合金经挤压变形后,发生了较充分的动态再结晶,形成了大量等轴晶,晶粒大小从5μm到30μm,而以10μm大小的居多；抗拉强度在300-310MPa之间,AJ合金延伸率最大为17.9%,与A合金比较,提高了728.7%；（5）未均匀化挤压变形含Ca合金经T5处理后,A合金有大量层片状β-Mg17Al12相不连续析出,合金抗拉强度达到411.4 MPa；B和C合金由于第三相Al2Ca的作用,抑制了β-Mg17Al12相的析出,B合金抗拉强度达到354.6 MPa,C合金达到356.1 MPa。（6）均匀化挤压变形含Ca合金经T4处理后,合金的抗拉强度都有所降低,延伸率呈上升趋势。BJ合金的延伸率由挤压态的15.8%升高至18.3%,CJ合金由15.2%升高至17.2%；而AJ合金由于晶粒的长大,延伸率由17.2%降低至15.9%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 镁及镁合金概述
  • 1.2 镁合金的发展及应用状况
  • 1.2.1 中国镁的发展及应用状况
  • 1.2.2 镁在汽车业的发展及应用状况
  • 1.3 变形镁合金的分类
  • 1.4 镁合金塑性变形特点
  • 1.4.1 镁合金的滑移机制
  • 1.4.2 镁合金的孪晶机制
  • 1.4.2 镁合金动态回复和动态再结晶机制
  • a. 低温动态再结晶
  • b. 孪晶动态再结晶
  • c. 连续动态再结晶
  • d. 非连续动态再结晶
  • 1.5 镁合金的强韧化研究
  • 1.5.1 镁合金的强韧化机制
  • 1.5.2 细化晶粒
  • a. 液态成形工艺
  • b. 半固态成形工艺
  • c. 固态成形工艺
  • d. 粉末成形工艺
  • 1.5.3 合金化
  • 1.6 本文研究目的
  • 2 研究内容与试验方法
  • 2.1 研究内容
  • 2.2 合金的选定
  • 2.3 合金制备
  • 2.3.1 实验材料
  • 2.3.2 铸态合金的制备
  • 2.3.3 均匀化退火
  • 2.4 挤压工艺的确定
  • 2.4.1 锭坯预热
  • 2.4.2 挤压比
  • 2.4.3 挤压速度
  • 2.5 热处理工艺的确定
  • 2.5.1 固溶处理工艺参数
  • 2.5.2 热处理工艺参数
  • 2.6 分析测试方法
  • 2.6.1 显微组织分析
  • a. 金相分析
  • b. 扫描电镜分析
  • c. X射线衍射分析
  • 2.6.2 性能测试
  • a. 力学性能测试
  • b. 硬度测试
  • 2.7 技术路线
  • 3 Ca对挤压变形镁合金组织和性能的影响
  • 3.1 Ca对未均匀化挤压变形镁合金的影响
  • 3.1.1 合金相组成
  • 3.1.2 Ca对未均匀化镁合金铸态组织的影响
  • 3.1.3 Ca对未均匀化挤压变形镁合金组织的影响
  • 3.1.4 Ca对未均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • 3.1.5 Ca对未均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 3.2 Ca对均匀化挤压变形镁合金的影响
  • 3.2.1 Ca对均匀化镁合金铸态组织的影响
  • 3.2.2 Ca对均匀化镁合金挤压态组织的影响
  • 3.2.3 Ca对均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • 3.2.4 Ca对均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 4 挤压变形含Ca镁合金的热处理研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 T5处理对挤压变形镁合金的影响
  • 4.2.1 T5处理对未均匀化挤压变形镁合金的影响
  • a. T5处理对未均匀化挤压变形镁合金组织的影响
  • b. T5处理对未均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • c. T5处理对未均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 4.2.2 T5处理对均匀化挤压变形镁合金的影响
  • a. T5处理对均匀化挤压变形镁合金组织的影响
  • b.T5处理对均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • c.T5处理对均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 4.3 T4处理对挤压变形镁合金影响
  • 4.3.1 T4处理对未均匀化挤压变形镁合金的影响
  • a.T4处理对未均匀化挤压变形镁合金组织的影响
  • b.T4处理对未均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • c.T4处理对未均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 4.3.2 T4处理对均匀化挤压变形镁合金影响
  • a.T4处理对均匀化挤压变形镁合金组织的影响
  • b.T4处理对均匀化挤压变形镁合金断裂行为的影响
  • c.T4处理对均匀化挤压变形镁合金力学性能的影响
  • 5 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文

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