挤压铸造准晶增强Mg-Y-Zn镁合金材料工艺及性能研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:X_DotNET
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
镁合金具有密度小,弹性模量大,散热好,消震性好,耐有机物和碱的腐蚀性能好等优点。然而由于其强度较低,限制了其应用。因此,含稀土元素的镁准晶由于其高强度和抗蠕变性能而变得越来越受到人们的关注。大部分稀土元素在镁中有比较大固溶度,具有良好的固溶强化、沉淀强化作用。因此,在国防、航空、航天和汽车等领域有着巨大的发展前景。挤压铸造是一种先进的近净成形方法,它的特点是在成形过程中,金属液在压力的作用下凝固并产生一定的塑性变形,挤压铸造可以有效地减少铸件内部的缩孔、缩松缺陷,获得晶粒细小、组织致密、力学性能高的铸件。本文采用挤压铸造法(squeeze casting),以Mg-Y-Zn合金为研究对象,制备了Mg-x Y-6xZn和Mg-Y-xZn合金,研究了挤压铸造参数、合金成分以及热处理对合金微观组织、力学性能和准晶I相形成影响,本文的主要内容如下:(1)采用了挤压铸造法制备了Mg95.1Y0.7Zn4.2和Mg93Y1Zn6合金,模具温度和保压时间分别为200℃和20s。分别在挤压压力为100MPa的情况下,浇铸温度为680℃、700℃和720℃下和浇铸温度700℃的情况下,挤压压力为50MPa、100MPa和150MPa对两种合金进行了研究;实验研究发现,Mg95.1Y0.7Zn4.2合金和Mg93Y1Zn6合金在改变挤压压力和浇铸温度的情况下,都不会改变合金中相的组成,均为α-Mg和准晶I相。改变挤压压力和浇铸温度,都会改变合金中晶粒的分布以及尺寸。随着浇铸温度的升高,合金的微观组织晶粒发生了变大的现象,由连续的网状结构转变为不连续分布。增大挤压压力和浇铸温度,Mg95.1Y0.7Zn4.2和Mg93Y1Zn6合金的硬度、抗拉强度和伸长率均先增大后减小。当浇铸温度为700℃、挤压压力为100MPa时,Mg95.1Y0.7Zn4.2和Mg93Y1Zn6合金的硬度、抗拉强度和伸长率最好,它们分别为76.5HV、215.7MPa、6.7%和79.3HV、221.9MPa和5.2%;Mg95.1Y0.7Zn4.2和Mg93Y1Zn6合金的断口形貌包括解理面、撕裂棱组成,呈现出准解理断裂的特征;因此在本实验中,应选择浇铸温度为700℃和挤压压力为100MPa作为合适的挤压铸造参数。(2)Mg-Y-Zn合金的Y、Zn比为1:6,挤压铸造参数为挤压压力100MPa和浇铸温度700℃。Mg-xY-6xZn合金的微观组织主要由灰色α-Mg基体和黑灰色的片状共晶组织晶界所组成,随着Y、Zn含量的增加合金中的共晶组织(α-Mg+I-phase)随之增多。随着Y、Zn含量的增加,Mg-x Y-6x Zn合金的抗拉强度和伸长率发生了先增大后减小的趋势,当Y含量为1at.%时,合金的抗拉强度和硬度最大为221.9MPa和79.3HV,当Y含量为0.7at.%时,合金的伸长率最大为6.7%。合金中的共晶组织的成分的Y、Zn原子比接近于1:6,被确认为是α-Mg+I-phase。合金中的花瓣状组织具有五次旋转对称,且它的成分为32.69at.%Mg、9.85at.%Y和57.46at.%Zn,Mg、Y、Zn原子比接近于准晶相的3:1:6,确定为准晶I-Mg3Y1Zn6相。Mg93Y1Zn6合金的断口形貌呈现出准解理断裂特征,其他三种合金断口形貌呈现出解理断裂特征。(3)Mg-Y-x Zn合金中相的形成是由Y、Zn原子比决定的,Y、Zn原子比为1:5时,合金中形成α-Mg、I-phase和Mg-Y相;Y、Zn原子比为1:6时,合金中形成α-Mg和I-phase;Y、Zn原子比为1:7或1:8时,合金中形成α-Mg、I-phase和Mg7Zn3相。随着Zn含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率先增大后减小。当Zn含量为6at.%时,合金的硬度、抗拉强度和伸长率最大为79.3HV、221.9MPa和5.2%。Mg94Y1Zn5和Mg93Y1Zn6合金断口呈现准解理断裂特征,Mg92Y1Zn7和Mg91Y1Zn8合金断口呈现脆性断裂特征。(4)对挤压铸造Mg93Y1Zn6合金在400℃下保温20小时,然后在200℃保温8小时进行了研究分析,合金的微观组织由α-Mg相和准晶I相组成,晶界变得更加连续,合金的晶粒尺寸变大。合金的硬度降低,抗拉强度和伸长率均有所提高,但是提高的幅度都不是太大,分别为78.1HV、225.1MPa和7.4%。(5)挤压铸造Mg93Y1Zn6合金在500℃下保温4小时和550℃下2小时,合金的晶粒平均尺寸显著增大,在α-Mg基体中出现了近球形的I相。500℃×4h下合金的力学性能为228.9MPa和10.6%,550℃×2h下后合金的力学性能为225.1MPa和11.1%,伸长率提升幅度明显。Mg93Y1Zn6合金在500℃×4h固溶处理后进行200℃×10h时效处理后合金的硬度显著增大,此时的抗拉强度和伸长率分别为279.6 MPa和6.9%,与挤压铸造合金的力学性能提升幅度分别为:26.0%和32.7%。
其他文献
夏玉米机械化种肥同播省时省工,节肥节本,增产增效,推广潜力大,应用前景广,每667 m~2可节约100元左右种植成本,玉米产量比传统施肥增产10%以上。文章根据禹州市近年来夏玉米
近年来,疏水(油)亲水(油)材料被广泛应用于众多领域,例如生物制药、飞行器、造船业、纺织业、能源(太阳能)、电化学和微电化学等。金刚石(Diamond)具有已知材料硬度最高、化学稳定性好
近年来微电子产业发展迅速,单片电路集成度不断提高,各种电子设备对供电电源的性能要求更为严格,产业界对各种类型电源的设计以及应用的研究也越来越活跃。开关电源由于其自身效率高、输出功率大、输出电压可变等优势,在电源管理芯片市场得到了广泛的应用,成为电源管理芯片的主流产品。另一方面,随着新能源汽车产业的发展以及智能化车载系统的推广,车载电源对电源电压、输出功率、负载响应等各个指标都提出了挑战。本文针对提
为消除业已存在的采空区对矿山开采带来的安全隐患,矿山亟待对存在的采空区进行有效的处理。常规方式处理采空区难度大、安全隐患多、费用高,为此提出从地表穿孔,采用电子数
本试验以虹鳟为研究对象,探究日粮中添加不同水平的大豆蛋白小肽对虹鳟生产性能、消化及免疫功能的影响。试验采用单因子方案设计,选择7200尾体质健康、体重在(163.5±5.3)g
近几年来,利用超积累植物修复重金属污染的土壤和水体的技术受到关注。本实验室前期研究中发现,生长在污染环境中的美洲商陆(Phytolacca americana)有很强的重金属积累能力,
一般认为,同系蛋白间功能是保守的,蛋白功能分化一般发生在基因复制后,也就是在旁系蛋白间。尽管有研究关注于同系蛋白间的功能差异,对蛋白序列变异如何引起蛋白功能分化的认
目的:探讨胰岛素对结肠肿瘤形成及其对结肠癌细胞自噬的影响,并初步探讨其机制。方法:(1)细胞部分:人结肠癌细胞(SW620)置于六孔板中培养(高糖DMEM培养基,内含10%胎牛血清,1%
农作物种子是人类食物、动物饲料、食品工业原材料的重要来源,其整个生长发育过程在母体植株上完成,母体植株为种子提供发育所需的库容和营养物质,因此种子性状的遗传表达可
公共租赁住房是我国保障性安居工程建设的重点对象之一,也是我国亟待解决的重要民生问题。由于随着城镇化的加快发展,我国部分地区的住房保障的覆盖面并不是很广,再加上城市