AM60镁合金的强韧化处理研究

论文摘要

本文以AM60镁合金为研究对象,对其进行强韧化处理。分别添加不同量的稀土Nd和C2Cl6进行变质处理,细化结晶组织;并对其进行固溶和时效处理,研究热处理对合金凝固组织的影响;通过浇注砂型阶梯试样观测壁厚所决定的冷却速度,建立与合金凝固组织之间的关系。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段分析了工艺条件下AM60镁合金的组织状态、相组成;测试了合金的室温力学性能。结果表明:在AM60镁合金中添加Nd变质处理后,α-Mg树枝晶得到细化。随着Nd加入量的增加,晶粒细化效果显著,β相数量减少,且弥散度增加;Nd加入量为0.6%时,晶粒细化效果最好,α-Mg的平均晶粒尺寸由485μm细化到125μm,且合金的抗拉强度和延伸率都得到提高;但当Nd加入量超过0.9%时,晶粒则表现出了粗化的趋势,力学性能也有所下降。在AM60合金中加入0.6%～1.2%的C2Cl6进行变质处理,可以明显细化α-Mg晶粒,β相也变得分散细小,同时力学性能提高;C2Cl6的加入量为0.9%时,AM60合金可获得较好的综合力学性能。C2Cl6使用量超过1.2%时,细化作用降低,力学性能也略有下降。AM60合金（未变质、稀土Nd变质和C2Cl6变质）在415℃,12h固溶处理后,β-Mg17Al12共晶相几乎全部溶入基体,成为单相的α-Mg过饱和固溶体。经过200℃,16h时效处理,未变质处理的合金晶界上析出了非连续的β-Mg17Al12相,而经过变质处理的合金晶界上β-Mg17Al12相析出较少,说明Nd、C2Cl6变质有推迟合金时效过程的作用。经过热处理后AM60合金的室温力学性能相对于铸态都有一定的提高,特别是对抗拉强度的影响较大。随着冷却速度的提高,α-Mg等轴树枝晶晶粒尺寸变小;二次枝晶臂间距减小,β相数量较多,分散度差别不大。在相同变质条件下,冷却速度对变质处理的效果具有一定的促进作用。随冷却速度的增大,α-Mg晶粒尺寸更为细小,而β相数量有所减少,且变得分散。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 镁合金的应用
• 1.2 镁-铝系合金的细晶强化
• 1.2.1 细晶强化的机制
• 1.2.2 变质或过热处理细化晶粒
• 1.2.3 半固态成型细化晶粒
• 1.2.4 铸锭变形处理细化晶粒
• 1.2.5 快速凝固粉末冶金法细化晶粒
• 1.3 镁合金凝固组织细化的机理
• 1.4 镁合金的热处理强化
• 1.4.1 镁合金的固溶处理
• 1.4.2 镁合金的时效处理
• 1.5 稀土元素在镁合金中的作用
• 1.5.1 净化作用
• 1.5.2 变质作用
• 1.5.3 合金化作用
• 1.6 本课题的研究背景、意义及内容
• 1.6.1 课题研究背景
• 1.6.2 课题研究的意义
• 1.6.3 课题研究的具体内容
• 2 实验方法
• 2.1 实验工艺流程
• 2.2 实验方案的设计
• 2.2.1 AM60合金的变质处理
• 2.2.2 热处理强化
• 2.2.3 冷却速度的影响
• 2.3 试样的制备
• 2.3.1 合金熔炼
• 2.3.2 变质处理
• 2.3.3 铸型及试样
• 2.4 组织分析
• 2.4.1 金相试样的制备
• 2.4.2 微观组织分析
• 2.5 力学性能测试
• 2.5.1 布氏硬度的测定
• 2.5.2 拉伸性能的测定
• 3. 变质处理对AM60合金显微组织与力学性能的影响
• 3.1 变质处理AM60镁合金石墨型中凝固组织变化
• 3.1.1 Nd变质AM60镁合金铸态组织变化
• 2Cl₆变质AM60镁合金铸态组织变化'>3.1.2 C₂Cl₆变质AM60镁合金铸态组织变化
• 3.2 变质处理AM60镁合金砂型凝固组织及力学性能
• 3.2.1 变质处理AM60镁合金砂型凝固组织变化
• 3.2.2 变质处理AM60镁合金砂型铸态力学性能
• 3.3 本章小结
• 4. 变质细化AM60镁合金的热处理
• 4.1 固溶处理对AM60铸造镁合金组织的影响
• 4.1.1 固溶处理条件下AM60合金的金相组织变化
• 4.2 时效处理条件下AM60合金的金相组织变化
• 4.2.1 Nd对AM60合金时效析出机制的影响
• 2Cl₆对AM60合金时效机制的影响'>4.2.2 C₂Cl₆对AM60合金时效机制的影响
• 4.3 固溶处理对AM60合金力学性能的影响
• 4.3.1 Nd变质对固溶处理AM60合金力学性能的影响
• 2Cl₆变质对固溶处理AM60合金力学性能的影响'>4.3.2 C₂Cl₆变质对固溶处理AM60合金力学性能的影响
• 4.4 时效处理对AM60合金力学性能的影响
• 4.4.1 时效处理对AM60+xNd合金力学性能的影响
• 2Cl₆合金力学性能的影响'>4.4.2 时效处理对AM60+xC₂Cl₆合金力学性能的影响
• 4.5 断口分析
• 4.6 本章小结
• 5. 冷却速度对变质处理AM60镁合金凝固组织的影响
• 5.1 阶梯试块冷却速度的比较
• 5.2 冷却速度对α-Mg树枝晶的影响
• 5.3 冷却速度对二次枝晶臂间距的影响
• 5.4 冷却速度对变质AM60合金组织中β相的影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录