钙合金化对镁铝基合金显微组织和力学性能的影响

摘要

该文分别以AM60、AZ91合金为基体,碱土族(第ⅡB族)元素Ca为什金化元素,配制了不同成分的近十种合金.在测试了它们的室温和高温力学性能及抗蠕变性能的同时,运用光学金相分析、X-ray衍射分析和电感耦合等离子直读光谱仪(ICP)、扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDX)等多种分析和测试手段,研究了Ca低合金化和微合金化对Mg-Al基合金组织结构和力学性能的影响.研究发现,Ca在镁合金中的固溶度仅为0.5~1.3wt﹪.当Ca的加入量超过其在镁合金中的固溶度(即低合金化)时,采用普通铸造方法,Ca将以Al<,12>Ca或Mg<,2>Ca的形式在铸态下与Mg、Al形成片状多元共晶组织.Ca的加入改变了AM60合金的铸态显微组织,使基体晶粒细化.Ca容易与A1、Mg结合形成Al<,12>山或Mg<,2>Ca并以片状组织的形式存在于晶界,该片状组织会导致应力集中而使试样在拉伸时出现早期裂纹;并且由于Al<,12>Ca的生成,使基体中的Al含量减少,则效析出的强化相β-Mg<,17>Al<,12>也相应减少,因此,Ca的加入并不能显著改善合金的室温及高温强度,塑性也明显下降.在AZ91合金中加入少量的Ca(0.05~0.5wt﹪,即微合金化),合金的铸态枝品组织得到细化.Ca在AZ91合金中主要以固溶在β-Mg<,17>Ak<,12>相中形成Mg<,17>(A1,Ca)<,12>的方式存在,使该相具有根高的热稳定性.微量的Ca能明显改善合金的室温和高温屈服强度.高温持久试验结果显示,合金中加入微量的Ca(0.05~0.15wt﹪),能提高合金的蠕变抗力,降低合金的稳态蠕变速率,延长合金的蠕变寿命.室温力学性能的改善主要是通过细晶强化实现的;高温力学性能的提高则归因于Ca对合金晶界起到了净化作用、提高了β-Mg<,17>Al<,12>的热稳定性,抑制了时效过程中β-Mg<,17>Al<,12>的非进析出.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2镁及其合金的概况

1.3镁合金作为结构材料的研究现状

1.4本课题的目的和内容

第二章实验原理和方法

2.1研究方法和技术路线

2.2镁基合金的成分设计

2.3合金的制备

2.4试样的制备和热处理[8，45，51]

2.5力学性能测试[8，52]

2.6微观分析

第三章Ca低合金化对Mg-6.0Al-0.2Mn合金显微组织及力学性能的影响

3.1试验合金的成分设计和制备

3.2 Mg-6.0Al-0.2Mn基合金的显微组织

3.3 Mg-6.0Al-0.2Mn基合金的力学性能

3.4断口形貌分析

3.5分析与讨论

3.6本章小结

第四章Ca微合金化对Mg-9.0Al-0.8Zn-0.2Mn合金显微组织及力学性能的影响

4.1试验合金的成分设计和制备

4.2 Mg-9.0Al-0.8Zn-0.2Mn基合金的显微组织

4.3 Mg-9.0Al-0.8Zn-0.2Mn基合金的力学性能

4.4断口形貌分析

4.5分析与讨论

4.6本章小结

第五章主要结论

一、Ca的低合金化作用

二、Ca的微合金化作用

参考文献

致谢

附文