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Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能

作　者: 宋奇慧
导　师: 朱兆军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁合金 组织 力学性能 析出相
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


镁合金由于具有密度小,比强度和比刚度高等许多优点,目前被认为是最具有发展前途的金属材料。当前使用的高强镁合金主要为Mg-Zn-Zr系合金,但该类合金的强度很难满足更高的使用要求。本文以Mg-Zn-Zr合金为基础,通过添加Y元素设计得到Mg-6Zn-χY-0.7Zr(χ=0、1、3、5)合金系。采用常规铸造技术制备了合金,并采用了OM、SEM、EDS和XRD等分析了合金的显微组织及相组成,同时测定了合金的室温拉伸性能与硬度。结果表明,铸态Mg-6Zn-0.7Zr合金组织中的物相主要为α-Mg、Mg7Zn3和MgZn2,第二相主要分布在晶粒内部。铸态Mg-6Zn-1Y-0.7Zr组织中的物相为α-Mg、Mg7Zn3和Mg3Y2Zn3,随着Y含量的增加物相变为α-Mg、Mg12YZn和Mg3Y2Zn3相。Y含量继续增加则析出相中Mg3Y2Zn3减少,Mg12YZn增加。析出相为鱼骨状和块状两种形态,并连续成网状分布于晶界。随着Y含量的增加,Mg-Zn-Y-Zr合金铸态的抗拉强度、屈服强度和延伸率先增加后减小,当Y的含量为3%时,抗拉强度和屈服强度达到最佳值,分别达到250.4 MPa和125.3MPa,延伸率为12.73%。Mg-6Zn-3Y-0.7Zr合金随着固溶温度的升高析出相的固溶程度增强。时效处理后,晶粒内部析出了细小的针状的MgZn′相。此时的物相主要为α-Mg、MgZn′和Mg3Y2Zn3。合金经过热处理后晶粒呈等轴状转化,晶粒尺寸有所增大。合金的性能经过T6热处理后得到显著提高,布氏硬度由80.3升到91.2,室温抗拉强度达到290.3MPa,屈服强度达到184.3 MPa,抗拉强度比铸态的提高了16%,屈服强度比铸态的提高了47.8%。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-23
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  8
  1.2 镁合金强韧化的研究与现状  8-13
    1.2.1 合金化  9-11
    1.2.2 快速凝固法  11
    1.2.3 复合材料法  11-13
  1.3 Mg-Zn-Zr 系高强镁合金  13-22
    1.3.1 Zn 元素的作用  13-14
    1.3.2 Zr 元素的作用  14-16
    1.3.3 Y 元素的作用  16-17
    1.3.4 Mg-Zn 系镁合金的研究现状  17-20
    1.3.5 镁合金的热处理  20-22
  1.4 论文研究主要内容  22-23
第2章 实验方案与实验方法  23-28
  2.1 实验方案  23-26
    2.1.1 合金成分设计  23-24
    2.1.2 合金的熔炼  24-26
    2.1.3 试样的热处理  26
  2.2 性能测试及分析方法  26-28
第3章 合金的铸态组织及力学性能  28-46
  3.1 引言  28
  3.2 Zn 含量的变化对Mg-Zn 二元合金组织及力学性能的影响  28-31
  3.3 Zr 元素对Mg-Zn 二元合金组织及力学性能的影响  31-34
  3.4 Mg-Zn-Y-Zr 合金铸态组织结构  34-40
    3.4.1 Mg-Zn-Y-Zr 合金的组织形貌及元素分布  34-38
    3.4.2 Mg-Zn-Y-Zr 合金铸态组织的相组成及与分布  38-40
  3.5 Mg-Zn-Y-Zr 合金铸态力学性能  40-43
    3.5.1 硬度  40-41
    3.5.2 拉伸性能  41-43
    3.5.3 合金系的铸态拉伸断口形貌  43
  3.6 合金凝固机理分析  43-45
  3.7 本章小结  45-46
第4章 热处理对合金组织及力学性能的影响  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 Mg-6Zn-0.7Zr 合金的组织与力学性能  46-47
  4.3 Mg-6Zn-3Y-0.7Zr 合金的T6 态显微组织  47-49
  4.4 Mg-6Zn-3Y-0.7Zr 合金的T6 态形貌及相组成  49-52
  4.5 Mg-Zn-Y-Zr 合金T6 态的力学性能  52-57
    4.5.1 硬度  52-53
    4.5.2 拉伸性能  53-55
    4.5.3 拉伸断口  55-57
  4.6 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

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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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