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Mg-AI-Zn基镁合金铸态组织研究

李忠盛

  Mg-Al-Zn 基镁合金是目前使用最广泛的镁合金系列之一,但阻碍该系合金进一步应用的主要问题有:①铸造镁合金(如AZ91D 等) 的高温抗蠕变性能差,长期工作温度不能超过120℃,无法用于制造对高温蠕变性能要求高的零部件;②变形镁合金(如AZ31 等) 的塑性加工性能差,无法满足不同场合的使用要求。为了解决Mg-Al-Zn 基镁合金目前存在的问题,人们正从合金化、晶粒细化、热处理和熔体处理等方面对该系合金展开研究,以期开发出高性能的新型Mg-Al-Zn基镁合金。由于合金组织决定性能,因此研究Mg-Al-Zn 基镁合金在不同条件下合金相的形成和转变规律对于高性能新型Mg-Al-Zn 基镁合金的开发意义重大。本文采用金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)分析、X-衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)等实验手段,研究了Mg-(2~8%)Al-(0.5~12%)Zn 合金组织中合金相种类、形态、数量和分布的变化规律以及微量Sr 和Y 对Mg-3Al-1Zn 合金铸态组织的影响,以期为高性能新型Mg-Al-Zn 基镁合金开发中合金相的控制以及化学成分和工艺的优化设计提供组织控制依据。本文研究结果表明:①Mg-(2~8%)Al-(0.5~12%)Zn 镁合金的铸态组织由初生相α-Mg 和第二相组成,其中第二相的形态主要有骨骼状、块状、鱼骨状、颗粒状和片层状5 种形态,其大多分布在晶界或枝晶界处,少量分布在晶内;②A l、Zn 含量变化对Mg-Al-Zn 基镁合金中化合物的数量和分布有非常明显的影响。当Al 或Zn 含量增加时,初生相α-Mg 减少;而化合物的数量明显增多,并变得连续; ③Z n/Al比值对第二相的种类有很大的影响,随Zn/Al 比值的增大,第二相的种类呈Mg_(17)Al_(12) →Mg_(17)Al_(12)+Mg_(32)(Al,Zn)_(49) →Mg_(32)(Al,Zn)_(49)+Mg_5Al_2Zn_2 →MgZn+Mg_(32)(Al,Zn)_(49) 的变化趋势。其中当Zn/Al 比值<1/2 时,第二相为Mg_(17)Al_(12),当1/2≤Zn/Al 比值<5/6 时,第二相为Mg17Al12和Mg32(Al,Zn)49,当5/6≤Zn/Al 比值<1 时,第二相为Mg_(32)(Al,Zn)_(49)和Mg_5Al_2Zn_2,当Zn/Al 比值≥1 时,第二相为Mg_(32)(Al,Zn)_(49) 和MgZn;④A l、Zn 含量变化对Mg-Al-Zn 基镁合金的固/液相线温度和凝固过程中的相变有一定的影响。其中Mg-3Al-1Zn 合金的固、液相线温度分别为442.7℃和648.0℃,其在凝固过程中存在的反应有: L_1 →α(Mg) + L_2,L_2 →α(Mg)+ γ;Mg-8Al-4Zn 合金的固、液相线温度分别为401.5℃和603.4℃,其在凝固过程中存在的反应有: L_1 →α(Mg) + L_2, L_2 →α(Mg) + γ+ L_3,L_3 →α(Mg) + τ+ L_4, L_4 + γ+ τ→φ;Mg-6Al-5Zn 合金的固、液相线温度分别为353.3℃和595.6℃,其在凝固过程中存在的反应有: L_1 →α(Mg) + L_2,L_2 →α(Mg) + φ+ L_3, L_3 + φ→α(Mg) +τ;Mg-3Al-5Zn 合金的固、液相线温度分别为342.1℃和611.2℃,其在凝固过程中存在的反应有: L_1 →α(Mg) + L_2,……   
[关键词]:Mg-Al-Zn 基镁合金;合金相;铸态组织;;
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:重庆大学2005年
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