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Mn和RE对AZ61A变形镁合金组织和性能的影响

作　者: 万元元
导　师: 李庆奎
学　校: 郑州大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ61A变形镁合金锰混合稀土挤压速度显微组织力学性能
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

针对商用AZ61A低成本变形镁合金存在强韧性不足和挤压速率低等问题。本文研究了在工业化生产方式下,不同Mn、RE含量的AZ61A镁合金钢模水冷和随模冷却铸造、均匀化处理和不同热挤压速率成形后的显微组织、力学性能、挤压成形性和腐蚀速率。采用直读光谱仪检测和控制铸锭成分,采用超声波探伤仪检测铸锭夹杂,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察试样显微组织,采用能谱仪分析微区成分和相组成。结合盐雾腐蚀实验和常温力学性能测试,研究了合金成分、组织、性能和加工成形性之间的内在联系。主要结果如下：随着合金中Mn/RE比值的降低,铸态组织中的β-Mg17Al12相逐渐改变：由大尺寸树枝状、网状分布逐渐向小尺寸树枝状、网状分布,半连续网状分布最后至弥散均匀点状分布。随着Mn元素的增加,Al8Mn5相数量和尺寸略有增加；随着稀土含量增加,在晶界和晶内处的A14RE相数量和尺寸增加明显。成分4(Mn:0.68wt%、RE:0.67wt%)合金具有最佳的铸态组织。各不同成分合金在420℃×10h均匀化处理后,网状β-Mg17Al12相基本溶解在基体中,晶内偏析基本消除,高熔点Al8Mn5相和Al4RE相保留在组织中。成分4和成分7 (Mn:0.30wt%、RE:1.0wt%)合金晶粒尺寸分别为100gm和90μm,明显优于成分1(AZ61A)合金的晶粒尺寸(180μm)。热挤压成形后,各成分合金晶粒明显细化。以速度4.5m／min挤压时,成分1 (AZ61A)合金出现周期性环形裂纹,不能挤压成形：其余各成分在Mn和RE的作用下均能良好成形。而且晶粒尺寸随着Mn/RE值的降低,先降低,后增加,再降低。稳态挤压时的挤压电流(即挤压力)随着Mn/RE值的降低而增加。各不同成分挤压态合金经盐雾腐蚀实验表明,随着Mn/RE比值的降低,各挤压速率下合金的腐蚀速率均呈现先下降后上升,然后再下降的趋势。其中,成分4合金在4.5m/min挤压成形时,耐蚀性最好,腐蚀速率仅为0.068g/m2-h。随着Mn/RE值的降低,不同挤压速度得到的棒材,室温抗拉强度和屈服强度都呈现先降低后增加,延伸率先升高后降低的趋势。综上得出,成分4(Mn：0.68wt%、RE：0.67wt%)合金达到了课题预期的目的,挤压速度大幅度提高(达到4.5m/min),挤压抗力小,挤压制品成形性良好,腐蚀速率低,抗拉强度为281MPa,屈服强度为180MPa,延伸率为20%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
图和附表清单  10-12
1 绪论  12-32
  1.1 金属镁概论  12-13
  1.2 金属镁及变形镁合金的性能  13-17
    1.2.1 金属镁的性能  13-14
    1.2.2 变形镁合金  14-17
  1.3 镁合金塑性变形理论  17-21
    1.3.1 多晶体塑性变形的主要特点  17-19
    1.3.2 镁合金高温塑性变形机理  19-21
  1.4 变形镁合金的应用与研究现状  21-29
    1.4.1 变形镁合金的应用  21-22
    1.4.2 常用变形镁合金系列  22-25
    1.4.3 变形镁合金成形技术  25-29
  1.5 AZ系列变形镁合金中的合金元素及其作用  29-30
  1.6 镁合金的动态再结晶  30
  1.7 课题的提出及研究意义  30-32
2 研究方法  32-39
  2.1 研究内容及技术路线  32-33
  2.2 合金制备  33-36
    2.2.1 合金成分  33
    2.2.2 合金制备工艺  33-35
    2.2.3 热挤压成形  35-36
  2.3 性能测试  36-38
    2.3.1 光学显微分析  36
    2.3.2 常温力学性能测试  36-37
    2.3.3 盐雾腐蚀实验  37
    2.3.4 扫描电子显微镜及能谱分析  37-38
  2.4 主要实验设备  38-39
3 Mn、RE对合金显微组织的影响  39-64
  3.1 Mn、RE含量对合金铸态组织的影响  39-44
  3.2 Mn、RE含量对合金均匀化处理组织的影响  44-49
  3.3 Mn、RE含量对合金挤压态组织的影响  49-64
    3.3.1 Mn、RE含量相同、挤压速度不同时的挤压态显微组织  52-55
    3.3.2 挤压速度相同、Mn和RE含量不同时的挤压态显微组织  55-64
4 Mn、RE对变形速率、腐蚀性能和力学性能的影响  64-70
  4.1 Mn、RE含量对合金变形速率和挤压电流的影响  64-66
  4.2 Mn、RE含量对挤压态合金常温力学性能的影响  66-67
  4.3 Mn、RE含量对合金盐雾腐蚀速率的影响  67-70
5 结论  70-71
参考文献  71-74
致谢  74

Mn和RE对AZ61A变形镁合金组织和性能的影响

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