耐热高强度变形镁合金研究

摘要

本论文以高性能变形镁合金材料作为研究方向,以Ca元素对变形镁合金影响为主要研究内容,以课题组前期工作阶段性成果为基础,对变形镁合金材料的合金成分-组织结构-变形行为-性能变化-材料应用之间的相互关系和作用规律进行了较深入系统的研究。本文主要结论如下： (1)对于挤压态变形镁合金而言,当Al含量为10～11％,Zn含量为2～3％时,镁合金随Al、Zn含量的增加,抗拉强度升高,延伸率下降；AZ113抗拉强度最高,为352.6MPa,其延伸率为9.5％。 (2)AZ113镁合金的抗拉强度、伸长率都随Ca含量增加,先降后升。Ca含量为2.0％时,室温抗拉强度达到最大值351.4 MPa,与基体合金相比仅降低了0.34％；Ca含量为0.7％时,室温伸长率达到最大值8.86％。 (3)Ca能够提高AZ113镁合金在250℃时的抗拉强度。添加0.7％Ca时,高温抗拉强度提高1.7％；添加2.0％Ca时,高温抗拉强度则提高10.0％。高温伸长率略低于基体合金,含Ca量为0.7％时,高温伸长率为17.8％；含Ca量为2.0％Ca时,高温伸长率为16.9％。 (4)T5处理后β-Mg17Al12相以弥散细棒状形式析出,进一步提高了X20镁合金的抗拉强度,而伸长率降低。相同温度的T4处理,X20镁合金的晶粒比AZ113镁合金的要小得多,β-Mg17Al12相也没有完全固溶,而且还形成了高熔点的Al2Ca相。 (5)Ca的加入在镁合金表面形成了致密CaO/MgO保护层,改善了AZ113疏松的蜂窝状氧化膜结构,消除了氧化膜开裂现象,显著地增强了AZ113镁合金高温抗氧化性能。 (6)经过对AZ113+xCa系列镁合金的组织和性能的综合分析,表明X20镁合金具有良好综合性能,室温和高温抗拉强度均已超过目前变形镁合金抗拉强度最高的AZSOA、ZK60A,同时具有7.29％的伸长率。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1镁合金研究背景及意义

1.2镁及镁合金性质和特点

1.2.1镁的性质

1.2.2镁合金及分类方法

1.2.3镁合金的性能特点

1.3变形镁合金

1.3.1变形镁合金发展现状

1.3.2镁合金塑性变形的结构特征

1.3.3镁合金的塑性变形机理

1.3.4镁合金的挤压变形技术

1.4高强度镁合金

1.4.1镁合金细晶强化

1.4.2镁合金合金强化

1.5耐热镁合金

1.5.1 Mg-Al系耐热镁合金的设计

1.5.2合金元素在Mg-Al系耐热镁合金中的作用

1.6研究目的及内容

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

2实验方案与内容

2.1技术路线

2.2合金的选定

2.3合金制备

2.3.1实验用原材料

2.3.2合金的熔炼与浇注

2.4挤压工艺的确定

2.4.1挤压比

2.4.2预热温度

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时效处理工艺参数

2.6镁合金高温氧化实验

2.7分析测试方法

2.7.1显微组织分析

2.7.2力学性能测试

3挤压变形对镁合金组织和性能的影响

3.1挤压变形对镁合金组织的影响

3.1.1合金相组成

3.1.2挤压镁合金组织

3.2挤压变形对镁合金拉伸性能的影响

3.3挤压变形对镁合金断裂行为的影响

4 Ca元素对挤压变形镁合金的影响

4.1引言

4.2 Ca对变形镁合金相组成和组织的影响

4.2.1 Ca对变形镁合金相组成的影响

4.2.2 Ca对变形镁合金组织的影响

4.3 Ca对变形镁合金力学性能的影响

4.3.1 Ca对变形镁合金室温力学性能的影响

4.3.2 Ca对变形镁合金高温力学性能的影响

4.4 Ca对变形镁合金抗氧化性能的影响

4.4.1 Ca对变形镁合金高温氧化膜的影响

4.4.2 Ca对变形镁合金高温氧化影响的机理

5挤压变形镁合金的热处理研究

5.1引言

5.2 T5对挤压变形镁合金的影响

5.2.1 T5处理对挤压变形镁合金组织的影响

5.2.2 T5处理对挤压变形镁合金力学性能的影响

5.3 T4对挤压变形镁合金的影响

5.3.1 T4处理对挤压变形合金组织的影响

5.3.2 T4处理对挤压变形镁合金力学性能的影响

5.4 T6对挤压变形镁合金的影响

5.4.1 T6处理对挤压变形合金组织的影响

5.4.2 T6处理对挤压变形镁合金力学性能的影响

6挤压变形镁合金管材工艺探索

6.1管材挤压及热处理工艺确定

6.1.1管材挤压工艺

6.1.2管材热处理工艺

6.2镁合金挤压管材性能测试方法

6.2.1管材拉伸实验

6.2.2管材弯曲实验

6.3镁合金挤压管材组织和性能

6.3.1挤压态管材组织

6.3.2时效态管材组织

6.3.3管材力学性能

6.3.4管材弯曲实验结果及分析

7结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文