ZM-5镁合金变质细化技术研究

论文摘要

本文采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）/能量散射光谱（EDS）以及拉伸性能测试等分析手段,通过不同变质剂、不同加入量对ZM-5合金显微组织和力学性能的研究,确定了各变质剂的最佳加入量范围。研究了MgCO3对ZM-5合金组织与性能的影响。结果表明,MgCO3明显细化了ZM-5合金的显微组织,平均晶粒尺寸由未变质的124μm减小到68μm。当MgCO3的加入量为0.3%左右时,其综合力学性能最佳,其中抗拉强度、屈服强度和伸长率分别比未变质的ZM-5合金提高了17.3%、32.8%和37.5%。研究了La2（CO3）3对ZM-5合金组织与性能的影响。结果表明,添加La2（CO3）3的ZM-5合金显微组织由基体α-Mg固溶体、β-Mg17Al12相、杆状的Al11La3相和块状的Al8LaMn4相组成,基体组织明显细化,同时平均晶粒尺寸由未变质的124μm减小到61μm;大部分镧与铝结合生成高熔点、高热稳定性的杆状稀土相(Al11La3),从而改善晶界相的分布。当加入0.7%左右的La2（CO3）3时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最大值,分别比未变质的ZM-5合金提高了19.5%、28.5%和75%。Al-Ti-C变质研究结果表明:（1）Al-8Ti-2C中间合金可细化ZM-5合金的组织,平均晶粒尺寸由未变质的124μm减小到89μm。当Al-8Ti-2C添加量大于0.3%时,细化作用减小。Al-8Ti-2C中间合金不仅对基体α-Mg有细化作用,还使β-Mg17Al12相由网状转变为粒状、短棒状。（2）Al-8Ti-2C中间合金细化ZM-5合金的机理是TiC颗粒成为α-Mg的形核核心,从而有效地细化了合金的组织。（3）当Al-8Ti-2C中间合金的加入量为0.3%左右时,合金的综合力学性能最好,其中抗拉强度和屈服强度分别比未变质的ZM-5合金提高了8.8%和24.2%,伸长率变化不大。Al-B-C变质研究结果表明:（1）当Al-0.5B-0.7C加入量为0.1%左右时细化效果最佳,平均晶粒尺寸由未变质的124μm细化到65μm,β相由粗大的不连续网状变的细小且分布趋于弥散。具有密排六方结构的高熔点化合物Al4C3是α-Mg良好的异质核心,大量异质结晶核心的存在是导致α-Mg晶粒细化的主要原因。（2）在最佳添加量时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别比未变质的ZM-5合金提高了17.3%、27.9%和57.1%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号清单
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金概述
• 1.1.1 镁的性质及用途
• 1.1.2 镁合金的特点
• 1.2 镁合金的应用
• 1.2.1 镁合金在汽车工业中的应用
• 1.2.2 镁合金在电子工业中的应用
• 1.2.3 镁合金在航空航天工业中的应用
• 1.2.4 镁合金在其他方面的应用
• 1.3 镁合金的晶粒细化
• 1.3.1 晶粒细化的一般原则
• 1.3.2 Mg-Al系镁合金变质细化研究现状及存在问题
• 1.4 本文的选题意义及研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 实验方法及分析手段
• 2.1 变质熔炼工艺设计
• 2.2 合金的制备工艺及过程
• 2.2.1 熔炼前的准备
• 2.2.2 熔炼及浇注过程
• 2.3 热处理工艺
• 2.3.1 固溶处理
• 2.3.2 时效处理
• 2.4 性能测试
• 2.5 分析手段
• 2.5.1 金相组织观察
• 2.5.2 X射线衍射分析
• 2.5.3 扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）
• 2.5.4 化学成分分析
• 2.5.5 合金晶粒尺寸的测量
• 第三章 不同碳酸盐对 ZM-5合金的变质作用
• 3.1 引言
• 3.2 合金的显微组织和力学性能
• 3对 ZM-5合金显微组织的影响'>3.2.1 MgCO₃对 ZM-5合金显微组织的影响
• 2（CO₃）₃对 ZM-5合金显微组织的影响'>3.2.2 La₂（CO₃）₃对 ZM-5合金显微组织的影响
• 3对 ZM-5合金力学性能的影响'>3.2.3 MgCO₃对 ZM-5合金力学性能的影响
• 2（CO₃）₃对 ZM-5合金力学性能的影响'>3.2.4 La₂（CO₃）₃对 ZM-5合金力学性能的影响
• 3.3 分析与讨论
• 3在 ZM-5合金中细化机理的讨论'>3.3.1 MgCO₃在 ZM-5合金中细化机理的讨论
• 2（CO₃）₃在 ZM-5合金中细化机理的讨论'>3.3.2 La₂（CO₃）₃在 ZM-5合金中细化机理的讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 含 Ti、B、C元素的Al基中间合金对 ZM-5合金的变质作用
• 4.1 引言
• 4.2 合金的显微组织和力学性能
• 4.2.1 Al-8Ti-2C中间合金对 ZM-5合金显微组织的影响
• 4.2.2 Al-0.5B-0.7C中间合金对 ZM-5合金显微组织的影响
• 4.2.3 Al-8Ti-2C中间合金对 ZM-5合金力学性能的影响
• 4.2.4 Al-0.5B-0.7C中间合金对 ZM-5合金力学性能的影响
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 Al-8Ti-2C中间合金对 ZM-5合金细化机理的讨论
• 4.3.2 Al-0.5B-0.7C中间合金对 ZM-5合金细化机理的讨论
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢