微量Sb对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金显微组织及阻尼性能的影响

摘要

该文采用金相组织观察(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDX)、显微硬度、动态机械热分析仪(DMA)等分析手段,系统地研究了添加不同含量的Sb以及不同的热处理工艺对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金显微组织及阻尼性能的影响.对铸态组织研究结果表明:①加入微量Sb后Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的显微组织由基体α(Mg)固溶体,白色的三元相Mg<,3>AlZn<,6>、τ(Mg<,32>(Al,Zn)<,49>)以及黑灰色的共晶α(Mg)组成.②与无变质Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金相比,加入Sb的合金中生成了两种新相Mg<,3>AlZn<,6>相及Mg<,3>Sb<,2>相.④加入0.3﹪Sb可显著细化Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的铸态组织,晶粒大小由120~130μm减少到50~60μm④加入不同量Sb后,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金晶界上的三元相均呈断续状分布,其中,加入0.3﹪Sb的合金中三元相的分布比较均匀.⑤随着Sb加入量的增加,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金基体的显微硬度呈增加的趋势.Sb的加入量为0.1﹪、0.2﹪、0.3﹪、0.4﹪、0.5﹪时,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金基体的显微硬度增加量分别达2.6﹪、6.9﹪、8.8﹪、9.8﹪、11.5﹪;⑥Sb的加入促进了Al、Zn原子向基体α(Mg)中的扩散.随Sb加入量的增加,基体α(Mg)中Al、Zn原子的含量也逐渐增加.对热处理结果研究表明:①加入不同量Sb的Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金经固溶处理12h后,加入Sb合金基体组织中的三元相分布都比铸态时的要均匀,且有一部分三元相溶入了基体中.②加入不同量Sb的合金经固溶处理后各合金的显微硬度较铸态时都有明显的提高,加入0.1﹪Sb、0.2﹪Sb、0.3﹪Sb、0.4﹪Sb和0.5﹪Sb合金的显微硬度分别升高:4.45﹪、7.04﹪、13.36﹪、4.74﹪和4.45﹪.固溶处理后添加0.3﹪Sb合金的显微硬度最高.③人工时效可明显提高加入变质剂Sb后合金的显微硬度.其中,加入0.3﹪Sb合金时效后的显微硬度最高.总的来看,合金的显微硬度随时效时间的延长呈现出先增大后减小的变化规律,而且合金的硬度曲线峰值大致都出现在8小时处.对阻尼性能研究表明:①加入Sb降低了Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金在低温下的阻尼性能,但提高了合金在高温下(≥80℃)的阻尼性能.随着温度的升高,无论是经Sb变质后的合金还是无变质合金中都出现了明显的温度内耗峰,只是出现的温度不同.其中无变质合金中出现在100℃左右,而Sb变质后的合金则大约出现在120℃左右.Sb的加入推迟了合金中内耗峰的出现温度.②Al5TiB的加入不仅提高了合金低温下的阻尼性能而且提高了合金在高温下的阻尼性能.在0.1HZ的低频下,0.25Al5TiB变质合金在室温时即表现出了Q<'-1>=0.01的高阻尼性能.③同Sb一样,加入RE虽然降低了合金在低温下的阻尼性能,但明显提高了其在高温下(≥80℃)的阻尼性能.由于高温下合金中相界面的软化及粘性滑动,不同RE加入量合金在高温下均存在一个温度内耗峰,只是出现的温度不同.RE的加入推迟了温度内耗峰的出现温度.④随着测试频率的升高,无论是变质合金还是无变质合金的阻尼性能均不断下降,这表明Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金在低频下具有更好的阻尼性能.⑤加入变质剂后Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的阻尼机制主要是界面阻尼机制和位错阻尼机制.可动位错密度越高,晶粒越细,晶界和相界越多,阻尼性能越好.二者迭加的结果决定了Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金的宏观阻尼行为.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究意义

1.2高温镁合金的国内外研究现状

1.3镁合金的阻尼性能

1.3研究目标及内容

1.4技术路线

第二章实验方法及分析手段

2.1成分设计

2.2合金的制备工艺及过程

2.3热处理工艺的确定

2.4性能测试

2.5分析手段

第三章Sb对铸态Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织及显微硬度的影响

3.1 Sb对铸态Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织的影响

3.2 Sb对铸态Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微硬度的影响

3.3小结

第四章变质处理对铸态Mg-8Zn-4Al-0.3Mn-x(y)合金阻尼性能的影响

4.1 Sb对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金阻尼性能的影响

4.2 Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金阻尼性能的影响

4.3 RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金阻尼性能的影响

4.4小结

第五章热处理对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn-x(y)合金显微组织及阻尼性能的影响

5.1固溶处理对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn-xSb合金显微组织及显微硬度的影响

5.2人工时效对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn-xSb合金显微组织及显微硬度的影响

5.3热处理对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn-x(y)镁合金阻尼性能的影响

5.4小结

主要结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢