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含Si镁合金的组织与力学性能

作　者: 郝帅
导　师: 邱克强；尤俊华
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金 显微组织 Sr影响 Ca影响 力学性能
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


为了提高镁合金的耐热性能,本文在Mg-5%Sn合金中加入Si、Sr、Ca合金化元素,设计了Mg-Sn-Si-Sr系和Mg-Sn-Si-Sr-Ca系合金。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分别研究了合金的相组成及显微组织,采用万能试验机和布氏硬度计测定了合金的力学性能,并采用SEM分析合金的断口形貌,主要结论如下:铸态Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1, 2)合金组织由α-Mg晶界析出的共晶Mg2Sn、Mg2Si相和α-Mg晶内初生MgSnSr相所组成。铸态Mg-5Sn-xSi-2Sr(x=1, 2)合金组织同样由Mg2Sn、Mg2Si和MgSnSr相所组成,与Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1, 2)合金相比,当Sr含量由0.5%增加到2%时会促进MgSnSr相形成,而抑制晶界上Mg2Sn相的析出,同时能够细化Mg2Si相。Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加,但MgSnSr相含量随Si元素的增加而减少。在这四种铸态合金中Mg-5Sn-2Si-2Sr合金具有最好的力学性能,铸态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为156MPa、120MPa和5%。对于Mg-5Sn-xSi-0.5Sr-0.5Ca(x=1, 2)铸态合金,与Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1, 2)合金相比,加入Ca元素显著促进(Ca, Sr)MgSn相的形成,而抑制晶界上Mg2Sn相的析出,并能细化Mg2Si相。对于铸态Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca合金,与Mg-5Sn-2Si-0.5Sr-0.5Ca合金相比,Sr含量由0.5%提高到2%后,Mg2Si相得到进一步细化,并在晶内析出大量的MgSn(Sr, Ca)相。铸态Mg-5Sn-1Si-0.5Sr-2Ca合金则由层片状Mg2Ca相和针状CaMgSn相所组成。在这四种铸态合金中Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca合金具有最好的力学性能,铸态Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为153MPa、111MPa和4.3%。热处理后,合金的性能得到显著提升。Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的最佳热处理工艺为在500℃固溶24h,200℃时效6h,热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率、布氏硬度分别为182MPa、151MPa、4.1%、50HB。Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca合金的最佳热处理工艺为在500℃固溶24h,200℃时效12h,热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和布氏硬度分别为178MPa、142MPa、3.7%和49HB。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 耐热镁合金的分类  11-17
    1.1.1 按化学成分分类  11-14
    1.1.2 按主要强化元素分类  14-17
  1.2 镁合金的强化途径  17-19
    1.2.1 合金化强化  17-18
    1.2.2 热处理强化  18
    1.2.3 细晶强化  18-19
  1.3 Mg-Si 合金的发展现状  19-23
    1.3.1 Mg-Si 合金的性质  19
    1.3.2 合金元素对Mg_2Si 形貌的影响  19-23
    1.3.3 其它方法对Mg_2Si 的影响  23
  1.4 镁合金的应用  23-24
    1.4.1 镁合金在汽车工业中的应用  23-24
    1.4.2 镁合金在航空航天中的应用  24
    1.4.3 镁合金在摩托车中的应用  24
    1.4.4 镁合金在自行车中的应用  24
    1.4.5 镁合金在3C 领域中的应用  24
  1.5 课题的意义与研究内容  24-27
    1.5.1 课题的提出与意义  24-26
    1.5.2 课题的研究内容  26
    1.5.3 课题的主要创新  26-27
第二章 实验材料和方法  27-33
  2.1 实验材料及配制  27
  2.2 实验设备  27-28
  2.3 实验方法  28-31
    2.3.1 中间合金的制备  28
    2.3.2 实验合金的熔炼  28-29
    2.3.3 合金的热处理  29
    2.3.4 力学性能测试  29-31
  2.4 材料的分析方法  31-33
    2.4.1 X 射线衍射分析  31
    2.4.2 金相分析  31-32
    2.4.3 扫描电镜分析和能谱分析  32-33
第三章 Mg-Sn-Si-Sr系合金的组织与性能  33-44
  3.1 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的组织与性能  33-40
    3.1.1 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的XRD 分析  33-34
    3.1.2 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的光学显微组织  34-35
    3.1.3 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的SEM 组织和EDS 分析  35-38
    3.1.4 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的力学性能  38-39
    3.1.5 铸态Mg-Sn-Si-Sr 系合金的断口形貌及分析  39-40
  3.2 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr 合金的组织与性能  40-44
    3.2.1 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr 合金的显微组织  40-42
    3.2.2 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr 合金的力学性能  42
    3.2.3 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr 合金的断口形貌  42-44
第四章 Mg-Sn-Si-Sr-Ca系合金的组织和性能  44-57
  4.1 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的组织与性能  44-52
    4.1.1 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的XRD 分析  44-45
    4.1.2 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的光学显微组织  45-47
    4.1.3 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的SEM 组织和EDS 分析  47-50
    4.1.4 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的力学性能  50-51
    4.1.5 铸态Mg-Sn-Si-Sr-Ca 系合金的断口形貌及分析  51-52
  4.2 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca 合金的组织与性能  52-57
    4.2.1 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca 合金的显微组织  52-54
    4.2.2 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca 合金的力学性能  54-55
    4.2.3 热处理后Mg-5Sn-2Si-2Sr-0.5Ca 合金的断口形貌  55-57
第五章 结论  57-58
参考文献  58-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 镁
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