含Ca、Sb的Mg-xAl-yZn-zSi合金组织与性能研究
本文以Mg-Al-Zn-Si四元合金为基础,通过改变Al、Zn、Si的配比,研究了Al、Zn、Si的含量对铸造Mg-Al-Zn-Si合金的组织和性能的影响;同时研究单独添加Sb、Ca元素对Mg-x(8,12)Al-12Zn-2Si合金组织和性能的影响以及复合添加Ca、Sb对Mg-12Al-12Zn-2Si合金组织和性能的影响,并探讨了Mg2Si颗粒的细化规律及镁合金的强化机制.研究结果表明:Al、Zn、Si的含量影响Mg-Al-Zn-Si合金中Mg2Si相的形态、尺寸与分布.在Mg-x(8,12)Al-8Zn-z(1,2,4)Si合金与Mg-x(8,12)Al-12Zn-z(1,2,4)Si合金中,随Si含量的增加,合金中Mg2Si相的形貌由汉字状或块状转变为骨骼状.在Mg-8Al-8Zn-z(1,2,4)Si合金中,当Si含量为2wt%时,Mg2Si相颗粒细小,合金的室温及高温拉伸力学性能达到最大.在Mg-12Al-8Zn-z(1,2,4)Si合金中,当Si含量为1wt%时,Mg2Si相呈细小的块状,合金的室温及高温拉伸力学性能达到最大.Mg-8Al-12Zn-z(1,2,4)Si合金在Si含量为2wt%时,Mg2Si相颗粒较细小,分布均匀;此时,合金的室温及高温拉伸力学性能达到最大值.Mg-12Al-12Zn-z(1,2,4)Si合金在Si含量为2wt%时,Mg2Si相颗粒呈细小的块状和条棒状,合金的室温和高温拉伸力学性能达到最大值.在Mg-x(8,12)Al-12Zn-2Si合金中加入微量的Sb生成Mg3Sb2相,随着Sb含量的增加,合金中Mg2Si相颗粒细化,但当Sb含量超过一定值时,Mg2Si颗粒开始粗大.随Sb含量的增加,两种合金的室温及高温抗拉强度、屈服强度以及伸长率均先增大后降低.在Mg-x(8,12)Al-12Zn-2Si合金中添加一定的Ca后生成CaSi2相,使合金中Mg2Si颗粒由汉字状向块状转变.Mg2Si颗粒的尖端诱发了裂纹的萌发和扩展,使合金的抗拉强度与屈服强度降低.对于Mg-8Al-12Zn-2Si合金,当Ca含量为1wt%时,Mg2Si颗粒相对较小且弥散分布,合金拉伸力学性能较佳;当在Mg-12Al-12Zn-2Si合金中加入0.5wt%Ca时,Mg2Si颗粒圆角化,此时合金的拉伸力学性能较佳.在Mg-12Al-12Zn-2Si合金中复合添加0.5wt%Ca和一定量的Sb后,可以改善合金中Mg2Si相的形貌、尺寸与分布;同时使β-Mg17Al12相网状结构变宽.在Ca含量为0.5wt%、Sb含量为0.8wt%时,合金中Mg2Si相呈块状,且相对弥散分布;此时,合金的室温和150℃高温拉伸力学性能均达到最大值.
- 作者：
- 尹晓君
- 学位授予单位：
- 陕西理工学院
- 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：
- 宋佩维
- 中图分类号：
- TG146.21
- 关键词：
- Mg-Al-Zn-Si合金；Mg2Si；Ca；Sb；显微组织；力学性能
- Mg-Al-Zn-Si alloys； Mg2Si； Ca； Sb； microstructure； mechanical properties