镁钙合金及其热处理组织演变规律的研究
Ca元素资源丰富,质量轻,Mg-Ca二元合金具备形成轻质耐热镁合金的基本条件,具有进一步提高耐热镁合金比强度的潜力,有良好的发展前景.本文主要研究不同Ca含量对于Mg-Ca二元合金组织的影响,以及合金元素(Bi、Zn)、变质处理(Ho)和热处理对于Mg-Ca合金共晶组织的影响.利用金相显微镜、X射线衍射仪、配有能谱的扫描电镜、压力机、万能拉伸机等设备分析各合金的微观组织、相组成和力学性能.研究结果表明:热处理前后Mg-Ca二元合金均由α-Mg和Mg2Ca两相组成.随着Ca元素的增加,二元Mg-Ca合金中共晶组织含量逐渐增加,当Ca含量达到16.5%时基本转化为共晶组织;Mg-Ca合金经过450℃及480℃保温不同时间热处理后,共晶组织发生粒状化转变,保温时间越长、温度越高,Mg2Ca颗粒的尺寸越大、数目越少、形状越圆整.经过热处理(热处理温度450℃,保温时间28h)并挤压变形(模具预热温度370℃,挤压比8.6)Mg-10%Ca合金力学表现为抗拉强度为242.36MPa,延伸率为3.15%,断面收缩率为1.45%,Mg-16.5%Ca合金力学表现为抗拉强度为296.03MPa,延伸率为2.88%,断面收缩率为1.12%.加入Bi元素后,初生相增多,随着Bi元素的增加,初生相进一步增多.Mg-16Ca-6Bi合金经过不同温度及不同时间热处理后,组织发生粒状化转变.热处理(热处理温度440℃,保温时间16h)并进行挤压后Mg-6%Bi-16%Ca合金力学性能表现为抗拉强度239.04MPa,断面收缩率0.8%,断后延伸率2.08%.加入Zn元素后,铸态组织初生相增多且趋于圆润化.经过热处理后Mg-3Zn-16Ca合金共晶相发生粒状化转变,初生相形态未发生明显变化.热处理(加热温度440℃保温时间16h)并进行挤压Mg-3Zn-16Ca合金的力学性能表现为抗拉强度为180.62MPa,延伸率为3.77%,断口收缩率为4.49%.Mg-Ca合金中加入Ho元素后初生α-Mg向粒状化转变,当Ho的加入量为1.0%时,α-Mg相变为细小的团球状,当Ho的含量继续增加,α-Mg的颗粒变得粗大.经过热处理后Mg2Ca相发生粒状化转变,随加热温度的升高和保温时间的延长颗粒化效果越明显,但是到达一定程度也会使得颗粒剧烈长大,而且形状变得不规整.热处理(加热温度450℃保温时间28h)并进行挤压Mg-16.5Ca-0.5Ho合金力学性能表现为抗拉强度为313MPa,延伸率为3.07%,断口收缩率为1.33%.
- 作者：
- 吴超
- 学位授予单位：
- 沈阳航空航天大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 赵玉华
- 中图分类号：
- TG146.22；TG166.4
- 关键词：
- Mg-Ca合金；合金元素；共晶组织；热处理；粒状化
- Mg-Ca alloy； alloying elements； eutectic microstructure； heat treatment； particles