Mg-8Sn基合金多元合金化及其强化制研究.docx

声 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：垄逝 眺 19|s、o l I t； 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； ③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内 容(必威体育官网网址学位论文在解密后遵守此规定)。 签 名： 日期：加够。汐多，1 0 导师签名：鎏暨：堑亟 Et ltSj：型筮：≤二[Q 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文 太原理工大学硕士研究生学位论文 Mg．8Sn基合金多元合金化及其强化机制研究 摘要 镁合金具有密度低，高比强度、高比刚度等一系列优点，因而被用于 汽车、航空、电子、军事和民用及其他工业领域。但镁合金强度、高温蠕 变等力学性能差仍是限制其应用的瓶颈。最近研发的Mg．Sn系合金具有微 米增强高熔点(770。C)M92Sn相，从而使其热稳定性、力学性能高于传统 的Mg—A1-Zn(AZ)和Mg．Zn．Zr(ZK)系列镁合金。当在Mg-Sn系合金中 加入廉价的Zn、A1和Cu之后，不仅对调控合金的时效析出组织有较为显 著的作用，通过调控Zn／A1质量百分比比，还会形成一种纳米准晶相 (Mg．Zn．A1，I-phase)，对镁合金产生很好的强化效果。 本文采用常规铸造方法制备出Mg．8Sn．1Zn-xAl(沪l，2，3叭．％)合金、 Mg一8Sn一1Zn一1Al-．xCu(沪O，1，1．5，2．0wt．％)合金和Mg一8Sn-xZn-2A1(x--4，5， 6wt．％)合金，利用金相分析(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、 能量色散谱仪(EDS)和投射电镜(TEM)对合金的显微组织和相组成进 行了分析；利用硬度测试仪和电子材料试验机测试了合金的力学性能。研 究结果表明： (1)Mg-8Sn一1A1—1Zn(TZA811)合金主要由0【．Mg和半连续网状的 M92Sn相组成，凝固范围为920C，二次枝晶间距为35．1岬。合金表现出明 显的压痕尺寸效应(indentation size effect，ISE)。当合金中的Al含量增加 为2 wt．％和3叭．％时，镁基体中形成了孤岛状新相Mg。(ZnAl)，《相；再者， 随着Al含量的增加，M92Sn相的形貌逐渐从半连续网状向弥散分布的颗粒 状转变，合金的二次枝晶间距也先减少到24．5“m(TAZ821)后略又增加到 29．41xm(TAZ831)，合金的显微硬度也逐渐增大。 (2)当在Mg-8Sn．1Zn一1Al-xCu(沪O，l，1．5，2．0wt．％)合金中添加Cu 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文后，合金中形成了两种沿晶界分布的新相AIMgCu相和Cu3Sn相，随着Cu 太原理工大学硕士研究生学位论文 后，合金中形成了两种沿晶界分布的新相AIMgCu相和Cu3Sn相，随着Cu 含量的增多，合金的二次枝晶间距逐渐由35．1 gm减少到24．3岬。拉伸试 验结果表明，Cu含量为1．0 wt．％和1．5埘．％时，合金的屈服强度和韧性优 于不含Cu的合金，含量为1．5叭．％的合金表现出最好的综合机械性能，这 主要是由于合金中第二相和晶界强化的作用。而Mg．8Sn一1Zn．1AI．2Cu合金 抗拉强度和伸长率的降低主要是因为连续的A1MgCu相的出现以及M92Sn 相粗大化的结果。 (3)TZA862合金中出现了Mg—Zn．AI准晶相，通过TEM和EDS测试 结果确定该准晶相为JE-十面体的M942Zn45A113准晶相，其形貌为微孔块状， 并且与M92Sn相相邻，一起沿晶界分布。硬度和拉伸试验结果分析得出， 合金的显微硬度、抗拉强度和伸长率均随着Zn含量的增加而增加，这主要 是因为Zn含量的增加，合金晶粒细化和显微组织改善的效果。准晶增强 TZA862合金在三种合金(TZA842、TZA852和TZA862)中表现出最佳的 综合力学性能。 关键词：Mg—Sn合金；显微组织；机械性能；准晶相；强化机制 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文MUTUAL．ALLOYING 太原理工大学硕士研究生学位论文 MUTUAL．ALLOYING AND STRENGTHENrNG MECHANISMS 0F MG．8SN BASE