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镁合金,正交试验,成分优化,力学性能,热处理,

收藏本文 2024-03-09 点赞:6840 浏览:21877 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:镁合金作为目前最轻的金属结构材料,具有比强度、比刚度高、阻尼性能好、易回收等优点。但是与铝和钢比起来,其强度还比较低,限制了其运用。而传统镁合金的强度又一直差强人意,传统高强镁合金因为添加单一的高含量稀土元素,生产成本过高,其运用受到很大限制。由此,探讨和开发成本低、强度高的镁合金是十分有必要的。本论文以镁合金强化论述为基础,对新开发的AZ63镁合金进行Y、Nd、Sn、Ca的合金化,采取正交试验法,优选出合金化元素的成分,并探讨了Y、Nd、Sn、Ca含量变化对合金微观组织和力学性能的影响,探讨了热处理工艺对该合金组织和性能的影响规律、机理。结果表明:1、合金化元素的最佳含量分别为:其成分(wt%)为6%Al、3%Zn、0.5%Y、0.5%Nd、0.5%Sn、0.5%Ca,抗拉强度为σb=232MPa、延伸率δ=8%、硬度70HV、密度1.72g/cm3,将该合金定名为AZ63H。AZ63H的强度和韧性都高于现有Mg-Al-Zn-RE系合金的,而且添加元素的含量都很低,所以该合金的成本很低,很具有运用价值。2、Y和Nd的加入,在合金中形成了Al-RE短杆状或颗粒状的稳定强化相,同时合金晶粒得到细化,力学性能有所提升。当合金中RE添加量过高时,会形成长条状组织导致合金力学性能大幅度下降。Sn与Mg形成Mg2Sn金属间化合物,弥散分布在晶间,它们的钉扎作用能显著提升合金的力学性能。Ca固溶于合金中,能细化晶粒。3、合适的热处理工艺为:固溶处理420℃固溶30小时后室温水淬,再在160℃时效处理24小时、空冷。经热处理,AZ63H中β相分解,β’相弥散析出,Mg2Sn向晶内扩散,使得合金力学性能得到大幅提升。AZ63H时效处理后的抗拉强度、延伸率和硬度分别为289MPa、11.8%,73.2HV,与铸态AZ63相比,时效态合金抗拉强度提升了45.9%,延伸率提升了63.8%,硬度提升了7.6%;与铸态AZ63H相比,时效态合金抗拉强度提升了24.5%,延伸率提升了47.5%,硬度提升了4.5%。关键词:镁合金论文正交试验论文成分优化论文力学性能论文热处理论文

    摘要7-8

    Abstract8-10

    插图索引10-12

    附表索引12-13

    第1章 绪论13-21

    1.1 镁及镁合金概述13-14

    1.1.1 镁及镁合金的性质和运用13-14

    1.2 镁合金的种类和性能特点14-17

    1.2.1 Mg-Al 系合金14-15

    1.2.2 Mg-Zn 系合金15

    1.2.3 Mg-Mn 系合金15-16

    1.2.4 Mg-Li 系合金16

    1.2.5 Mg-RE 系合金16-17

    1.3 Mg-Al-Zn 系合金的微合金化及热处理17-20

    1.3.1 合金化17-19

    1.3.2 热处理19-20

    1.4 本论文探讨的目的和内容20-21

    第2章 AZ63 新型镁合金的设计及成分确定21-36

    2.1 正交试验设计21-22

    2.1.1 合金成分的选择21

    2.1.2 实验案例设计21-22

    2.2 实验策略22-26

    2.2.1 实验材料的选择22-23

    2.2.2 合金的熔炼和浇注23-24

    2.2.3 力学性能测试24-25

    2.2.4 微观组织及相浅析25-26

    2.3 正交实验结果与浅析26-30

    2.3.1 正交试验结果26-30

    2.4 新型合金的组织和相组成浅析30-35

    2.4.1 力学性能30

    2.4.2 差热浅析30-31

    2.4.3 显微组织31-35

    2.5 本章小结35-36

    第3章 元素含量对合金组织及性能的影响36-59

    3.1 Y 加入量对合金组织与力学性能的影响36-42

    3.1.1 结果和浅析36-42

    3.2 Nd 加入量对合金组织与力学性能的影响42-47

    3.2.1 结果与浅析42-47

    3.3 Sn 加入量对合金组织与力学性能的影响47-54

    3.3.1 结果与浅析48-54

    3.4 Ca 加入量对合金组织与力学性能的影响54-58

    3.4.1 结果与浅析54-58

    3.5 本章小结58-59

    第4章 热处理对 AZ63H 镁合金组织及性能的影响59-77

    4.1 实验策略59-60

    4.1.1 实验历程59

    4.1.2 力学性能测试59

    4.1.3 硬度测试59

    4.1.4 微观组织、相浅析59-60

    4.2 AZ63H 热处理工艺参数的确定60-61

    4.2.1 合金的固溶处理60-61

    4.2.2 合金的时效处理61

    4.3 AZ63H 热处理结果与浅析61-76

    4.3.1 固溶处理对合金微观组织和力学性能的影响61-70

    4.3.2 时效处理对合金微观组织和力学性能的影响70-76

    4.4 本章小结76-77

    结论77-78

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