快速凝固及变形高强度镁合金的研究

摘要

镁合金具有良好的生物兼容性，较高的比强度和比刚度，较好的耐热性能，阻尼性能，切削加工简单和回收容易等一系列优点。被认为是制备电器产品壳体和航空零部件最具前途的结构材料。但绝对强度较低限制了他更广泛的应用。快速凝固技术对晶粒有明显的细化效果，通过减少合金组织中的偏析，达到提高合金性能的目的。往复挤压细化合金的尺寸，提高组织均匀性，从而影响合金性能。
　　 本文通过往复挤压、快速凝固及单次挤压工艺制备了RS-Mg-6Zn-2Ce、RE-EX-Mg-6Zn-2Ce、EX-Mg-6Zn-2Ce、RE-EX-AZ31-1Si-0.5Sb、EX-AZ31-1Si-0.5Sb合金。利用光镜、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射等方法分析了镁合金的显微组织与相组成。测试了合金的室温力学性能。研究获得的主要结论有:
　　 与普通凝固态组织相比，RS-Mg-6Zn-2Ce薄带的组织显著细化（尺寸-lOμm），过饱和a-Mg固溶体和少量弥散分布的二次相是RS-Mg-6Zn-2Ce薄带的主要组成部分，经标定知此二次相为T相。
　　 大塑性变形能有效细化Mg-6Zn-2Ce合金组织，提高组织均匀性。l道次往复挤压后合金的屈服强度和抗拉强度分别比单次挤压提高了21.5％和2.9%，伸长率变化不大。合金强度的提高由细晶强化机制、第二相强化机制及形变强化机制共同作用的结果。
　　 AZ31-1Si-0.5Sb合金铸态组织由α-Mg、p-Mg17Al12和Mg2Si组成。正挤压变形可以细化合金微观组织，基体晶粒约为2μm，正挤压提高AZ31-1Si-0.5Sb合金力学性能。往复挤压4道次后再进行正挤压，得到4μm晶粒细小均匀分布的等轴晶组织，抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度较单次正挤压态分别提高了21.8%、19.8%、43.6%和21.5%。力学性能的提高得益于基体组织、Mg2Si和p-Mg17Al12的进一步细化。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 镁合金

1．1．1 镁合金的发展现状

1．1．2 镁合金的应用

1．1．3 镁合金的性能

1．1．4 Mg-Al系、Mg-Si系及Mg-Zn系合金的组织与力学性能

1．2 快速凝固技术(RS)

1．3 镁合金的塑性变形

1．3．1 镁合金塑性变形理论

1．3．2 镁合金塑性变形机制

1．3．3 镁合金大塑性变形技术

1．4 小结

1．5 课题的主要内容和技术路线

1．5．1 研究的主要内容

1．5．2 技术路线

2 实验方案

2．1 配置合金的原材料

2．2 实验方法与过程

2．2．1 Mg-Zn-Ce合金的普通凝固

2．2．2 Mg-6Zn-2Ce合金的快速凝固

2．2．3 CT-Mg-6Zn-2Ce合金的正挤压及往复挤压

2．2．4 CT-AZ31-1Si-0.5Sb合金的正挤压及往复挤压

2．3 分析测试方法

2．3．1 显微组织观察

2．3．2 力学性能测试

3 Mg-Zn-Ce合金的凝固组织

3．1 铸态Mg-6Zn-2Ce合金组织

3．2 快速凝固Mg-6Zn-2Ce合金组织

3．2．1 RS-Mg-6Zn-2Ce合金的显微组织

3．2．2 RS-Mg-6Zn-2Ce薄带的金相组织

3．2．3 RS-Mg-6Zn-2Ce薄带的XRD分析

3．2．4 RS-Mg-6Zn-2Ce薄带的TEM分析

3．2．5 快速凝固对Mg-6Zn-2Ce合金凝固组织的影响

3．3 小结

4 EX-Mg-6Zn-2Ce和RE-EX-Mg-6Zn-2Ce合金组织及力学性能

4．1 EX-Mg-6Zn-2Ce及RE-EX-Mg-6Zn-2Ce合金的显微组织

4．2 EX-Mg-6Zn-2Ce及RE-EX-Mg-6Zn-2Ce合金的力学性能及拉伸测试

4．3 EX-Mg-6Zn-2Ce及RE-Mg-6Zn-2Ca合金强化机制分析

4．3．1 细晶强化机制

4．3．2 动态再结晶强化机制

4．3．3 第二强化机制

4．3．4 形变强化机制

4．4 小结

5 大塑性变形AZ31-1Si-0.5Sb合金组织与力学性能

5．1 AZ31-1Si-0. 5Sb合金铸态、单向正挤压及往复挤压的显微组织

5．2 力学性能

5．3 分析与讨论

5．3．1 强化机制

5．3．2 RE-EX-AZ31-1Si-0.5Sb合金断口形貌分析

5．4 小结

6 结论

致谢

参考文献

在校期间发表的论文