添加Al对Mg--Y--Ca--Mn合金微观组织和力学性能的影响

摘要

析出强化Mg-Y系合金由于其优异的力学性能在近些年中受到了广泛关注。在Mg-Y系合金中当Y的含量低于8wt.%时，其析出强化效果会变差。文中主要利用扫描电子显微技术（SEM）、扫描透射电子显微技术（STEM）和X射线能谱分析（EDS）等实验技术研究添加Al对Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn合金微观结构的影响，并使用显微硬度计与拉伸试验机对合金进行了力学性能测试，分析了微观结构与力学性能之间的联系。　　SEM与TEM的研究结果表明，添加Al会使铸态和固溶态合金中第二相粒子的数量增多，并形成条状和块状的Al2Y粒子，而且在Al2Y相中存在Mn元素的偏聚。Al2Y相的形态和大小会在热处理的过程中发生变化，它的形成会起到晶粒细化的效果。但是，由于Y和Al反应形成了Al2Y相，消耗了Y元素，因此添加Al降低了Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn合金的时效硬化效果。峰值时效Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn-1Al合金中的析出相为位于基面的新基面相、Mg2Ca、Al2Y和少量γ'相以及位于柱面的β'相，EDS分析表明，新基面相与γ'相处偏聚的元素主要是Y、Ca与Y、Al。　　添加Al后，Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn-xAl挤压合金的晶粒明显细化，且Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn-1Al合金的晶粒尺寸最为细小约3μm；合金的强度没有明显提升，但延伸率升高。Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn-1Al合金具有优良的综合力学性能，屈服强度为249MPa，抗拉强度为310.51MPa，延伸率为20.33%。

目录

1 引 言

1.1 课题背景及意义

1.2 镁及其合金的发展历程及其性能特点

1.3 镁合金的强韧化机制

1.3.1 固溶强化

1.3.2 细晶强化

1.3.3 形变强化

1.3.4 第二相强化

1.4 Mg-Y系合金

1.4.1 Mg-Y二元合金

1.4.2 Mg-Y-Nd 合金

1.4.3 Mg-Y-Zn 合金

1.4.4 Mg-Y-Zn-Ag合金

1.5 课题的研究内容

2 实验流程与方法

2.1 合金成分的设计

2.2 合金的制备

2.3 合金的热处理工艺

2.3.1 固溶处理

2.3.2 时效处理

2.4 硬度测试

2.5 实验样品的制备

2.5.1 扫描电镜样品的制备

2.5.2 透射电镜样品制备

2.6.1 扫描电镜

2.6.2 透射电镜

2.7 主要实验设备

3 Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金铸态及固溶态微观组织研究

3.1 Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金的铸态显微组织

3.2a中的箭头3所指的亮点是一种具有规则形状的块状相，其尺寸分布在

3.2 Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金的固溶态显微组织

3.3 Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金的峰时效态微观组织研究

3.3.1 Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金的时效硬化曲线

3.3.2 Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn合金峰时效态的微观组织

3.3.3 Mg-7Y-0.6Ca-0.5Mn-1Al合金的峰时效态的微观组织

3.4 实验结果与讨论

3.5 本章小结

4 挤压态Mg-Y-Ca-Mn(-Al)合金的微观组织与力学性能

4.1 平行于挤压方向的微观组织特点

4.2 垂直于挤压方向的微观组织特点

4.3 挤压合金的力学性能

4.4 本章小结

5 结 论

参考文献

附录

A. 学位论文数据集

致谢