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等通道转角挤压Sb变质Mg10Al合金的组织及力学性能

作　者: 谢国印
导　师: 梁伟
学　校: 太原理工大学
专　业: 材料学
关键词: Mg10Al合金 等通道转角挤压 微观组织 力学性能
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


镁合金中β-Mg17Al12相起强化作用,但是当铝含量大于10%,β-Mg17Al12相呈网状分布,对基体有很大的割裂作用；同时,β-Mg17Al12相熔点低,在高温下易软化,无法抑制晶界的滑动,极大得降低了高铝镁合金的室温及高温力学性能。Mg3Sb2相一方面在凝固过程中能够提高α-Mg的形核率,细化基体晶粒；另一方面它熔点高,属于高温稳定相,分布在晶界中能够阻碍晶界的滑动,能够提高高铝镁合金的室温及高温力学性能。但由于Mg3Sb2相一般呈针状,对基体具有割裂作用。通过对不同Sb含量的Mg1OAl合金的微观组织及在室温和150℃高温下的力学性能的研究表明：加入适量的Sb, Mg1OAl合金中生成了弥散分布的针状Mg3Sb2相,α-Mg初晶被显著细化,共晶P-Mg17Al12的网状结构得到改善；当Sb含量为0.5%时,组织细化效果最佳。随着Sb含量的增加,室温及高温下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率先升高后降低,当Sb含量为0.5%时,综合力学性能最佳。Mg1OAlO.5Sb合金在150℃下的抗拉强度为180 MPa、伸长率为19%,比Mg1OAl合金分别提高了30%和90%。为了确定适合于Mg1OAlO.5Sb合金ECAP挤压的温度和速率,分别在230℃、250℃、270℃和280℃下以1.5 mm/min和2 mm/min两种速率对合金进行1道次挤压,并研究了不同挤压工艺参数下合金的微观组织与力学性能。研究表明：相同速率下,随着挤压温度的升高,挤压后合金试样的裂纹减少,合金发生了动态再结晶,力学性能表现为先提高后降低。在280℃下,以1.5 mm/min的挤压速率挤压获得的合金试样外观完整,合金的晶粒大小均匀,拉伸强度和伸长率分别为240 MPa和3%,比2 mm/min的挤压速率挤压的合金力学性能有所提高。发现适合Mg10A10.5Sb合金ECAP挤压的温度和速率为280℃和1.5 mm/min.在280℃和1.5 mm/min速率下,以BC路径对Mg1OAl0.5Sb合金分别进行了1、2、4、6、8道次挤压。随着挤压道次的增加,a-Mg基体晶粒逐步细化,同时网状β-Mg17A112相也被破碎细化,部分破碎细化的β-Mgl7Al12相在挤压过程中回溶于a-Mg基体、并再次析出形成数量较多的均匀弥散分布的细小p-Mg17A112相。经6道次挤压后a-Mg晶粒尺寸由铸态的100μm减小到10μm,α-Mg晶粒内析出大量的p-Mgl7Al12相,同时晶界处的p-Mg17Al12相也被最大程度得挤碎。经8道次挤压后a-Mg晶粒尺寸与6道次挤压相比没有很大变化,而β-Mg17Al12相出现粗化趋向。室温、150℃和200℃下合金的力学性能随挤压道次的增加都表现出了先升高后降低的趋势,并在6道次时最佳。与室温相比,高温下合金的强度显著下降,但塑性大幅度提高。此外,对比分析了经6道次挤压的Mg10Al合金和Mg10Al0.5Sb合金的微观组织和室温及高温力学性能。发现加入0.5%含量的Sb后,6道次挤压后Mg3Sb2相尺寸由30μm减小到8μm,α-Mg晶粒尺寸减小1/3,网状β-Mg17A112相完全被挤碎,并且析出较多的β-Mg17A112相。Mg10A10.5Sb合金的室温及高温力学性能都比Mgl0A1合金好,并且随温度升高,力学性能降低得缓慢。

全文目录


摘要  3-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-26
  1.1 镁合金现状及应用  12
  1.2 耐热镁合金现状及应用  12-14
    1.2.1 稀土耐热镁合金  12-13
    1.2.2 碱土耐热镁合金  13
    1.2.3 AS系镁合金  13
    1.2.4 含Sb、Bi、Sn耐热镁合金  13-14
  1.3 Sb细化晶粒及提高耐热性原理  14
  1.4 等通道转角挤压(ECAP)  14-23
    1.4.1 等通道转角挤压的发展现状  14-15
    1.4.2 ECAP挤压原理  15-16
    1.4.3 ECAP影响因素  16-20
    1.4.4 ECAP对组织的影响  20-21
    1.4.5 ECAP对性能的影响  21-23
  1.5 选题意义  23-26
第二章 实验方法  26-30
  2.1 合金的制备  26
  2.2 等通道转角挤压工艺参数确定  26-27
  2.3 不同道次等通道转角挤压Mg10Al0.5Sb合金  27-28
  2.4 物相分析及微观组织观察  28-29
  2.5 室温及高温力学性能测试  29-30
第三章 Sb变质Mg10Al合金的组织与力学性能  30-38
  3.1 不同Sb含量对铸态Mg10Al合金组织的影响  30-33
  3.2 不同Sb含量对铸态Mg10Al室温力学性能的影响  33-34
  3.3 不同Sb含量对铸态Mg10Al高温力学性能的影响  34-36
  3.4 小结  36-38
第四章 ECAP挤压工艺参数对Mg10Al0.5Sb合金组织与性能的影响  38-44
  4.1 不同工艺参数下ECAP挤压1道次的Mg10Al0.5Sb合金的宏观形貌  38-39
  4.2 不同工艺参数下ECAP挤压1道次的Mg10Al0.5Sb合金的微观组织  39-41
  4.3 不同工艺参数下ECAP挤压1道次的Mg10Al0.5Sb合金的力学性能  41-43
  4.4 小结  43-44
第五章 不同挤压道次对Mg10Al0.5Sb合金组织与性能的影响  44-56
  5.1 不同挤压道次对Mg10Al0.5Sb合金组织的影响  44-48
    5.1.1 α-Mg晶粒尺寸的变化  44-46
    5.1.2 Mg_3Sb_2相尺寸的变化  46
    5.1.3 β-Mg_(17)Al_(12)相的变化  46-48
  5.2 不同挤压道次对Mg10Al0.5Sb室温力学性能的影响  48-50
    5.2.1 室温应力应变曲线  48-49
    5.2.2 室温拉伸断口形貌  49-50
  5.3 不同挤压道次对Mg10Al0.5Sb高温力学性能的影响  50-54
    5.3.1 150℃的高温力学性能  50-52
    5.3.2 200℃的高温力学性能  52-54
  5.4 小结  54-56
第六章 Sb对ECAP挤压后Mg10Al0.5Sb合金组织与性能的影响  56-62
  6.1 Sb对挤压后合金的微观组织的影响  56-57
  6.2 Mg_3Sb_2相的变化  57-58
  6.3 Sb对挤压后合金的力学性能的影响  58-59
  6.4 断后组织分析  59
  6.5 小结  59-62
第七章 结论  62-64
参考文献  64-72
致谢  72-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 挤压 > 有色金属及合金挤压
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