Mg-6Zn-3Al-xSn与Mg-6Al-3Sn-yZn合金的组织与性能.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 论文以无稀土、高性能为要求，设计出 Mg-6Zn-3Al-xSn(x 0, 2, 4 wt.%)和 Mg-6Al-3Sn-yZn(y=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 wt.%)两个系列的合金。通过金相显微镜、扫 描电子显微镜、电子背散射衍射以及室温拉伸试验等手段分析了添加元素 （Sn、 Zn ）对于合金组织与性能的影响。 铸态的合金都呈现出明显的枝晶结构，Sn、Zn 元素的加入都会使得原本的合 金枝晶发生细化，第二相增多，并逐渐聚集长大成为网状结构。Mg-6Zn-3Al-xSn 在经过固溶处理后，合金中还存在大量的第二相。所以，合金采取不进行固溶直 接挤压的工艺。Mg-6Al-3Sn-yZn 合金在经过双级固溶工艺处理之后，合金中的第 二相基本能够完全固溶于基体当中。所以，合金采取固溶处理之后再进行挤压的 工艺。 Sn 的加入可以细化挤压态ZA63 合金的晶粒尺寸、均匀晶粒的分布，但是会 出现部分未再结晶区；Sn 的添加可以改变挤压态合金中第二相的形态与分布：随 着Sn 含量的增加，Al-Mn 相与MgAlZn 相发生细化、Mg Sn 相开始长大，第二相 2 的数量增多、分散更为均匀。Mg-6Zn-3Al-xSn 室温拉伸试验结果表明，随着 Sn 含量的增加，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都出现增加。当Sn 的添加量达 到4wt.%时，合金拥有最好的力学性能。抗拉强度 （UTS ）为328MPa ，屈服强度 （YS ）为244MPa ，延伸率 （EL ）达到2 1.2% 。 Zn 的添加可以改变挤压态AT63 合金的晶粒尺寸分布：减少细晶带组织、均 匀晶粒分布但是会增大晶粒尺寸；Zn 的添加可以改变挤压态合金中第二相的形态 与分布：破碎的大块状第二相减少，析出的细小颗粒相增多，合金中的第二相分 散更均匀；另外，Zn 的加入还能改善合金的再结晶质量，Zn 含量为0wt.%时，再 结晶分数只有82.42%，Zn 含量为2.0%时，再结晶分数达到97.47% 。Mg-6Al-3Sn-yZn 室温拉伸试验结果表明，随着Zn 含量的增加，抗拉强度和屈服强度明显增加，而 延伸率出现降低。当Zn 的添加量达到2.0wt.%时，合金拥有最高抗拉强度和屈服 强度，分别达到346MPa 和206MPa ，延伸率则下降到2 1.6% 。 Mg-6Zn-3Al-4Sn 经过75℃预时效24h+150℃时效18h 的双级时效工艺处理后， 合金的屈服强度从244MPa 提升到288MPa ，抗拉强度几乎没有发生变化，延伸率 从2 1.2%降低到16.4% 。Mg-6Al-3Sn-2Zn 合金经过150℃、26h 的时效工艺处理后， 合金的强度相比挤压态有明显提升，从206MPa 、346MPa 提升到243MPa 、359MPa 。 而合金的延伸率出现明显降低，从2 1.6%降低到16.7% 。 对所设计的两种合金进行性能对比，屈服强度最高的合金，是时效态的 I 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 Mg-6Zn-3Al-4Sn （288MPa ）。而延伸率与屈服强度综合性能最好的合金是挤压态 Mg-6Zn-3Al-4Sn （屈服强度为244MPa 、延伸率为 2 1.2% ）。抗拉强度最高的合金 是时效态的 Mg-6Al-3Sn-2Zn （359MPa ），而延伸率与抗拉强度综合性能最好的合 金是挤压态Mg-6Al-3Sn-2Zn 合金，抗拉强度为346MPa ，延伸率为21.6% 。 关键词：无稀土；Sn 元素；Zn 元素；第二相；综合力学性能 II 重庆大学硕士学位论文 英