冷卻速率及熱處理工藝對Mg-Er-Zn系合金組織和性能的影響.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TG146.2學號：100080503004南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（碩士研究生）冷卻速率及熱處理工藝對MgErZn系合金組織和性能的影響碩士研究生：吁艷林導師：陳樂平教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學院答辯日期：2013年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要鎂合金是目前最好的結構材料之一，具有比重輕、比強度、比剛度高、導熱導電性好、阻尼減振、電磁屏蔽、易于加工

2、成形和容易回收等優(yōu)點[15]，在交通運輸、電子通信、航空航天等領域具有重要的應用價值和廣闊的應用前景[6]。但鎂合金在研究與應用過程中存在低強度的問題，制約著高性能鎂合金材料的開發(fā)與應用。本文采用光學顯微鏡(OM)、差熱分析(DTA)、X射線衍射儀(XRD)、帶能譜分析(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)技術，通過硬度、室溫壓縮試驗，研究了合金元素Zn和Zr對Mg98xEr2Znx(x=00.511.5)合金組織和性能的影響；在此基礎上

3、分析了凝固過程的冷卻速率對Mg97Er2Zn1(Zr)合金組織和性能的影響以及熱處理工藝對(Mg97Er2Zn1)99.82Zr0.18合金第二相的結構、形態(tài)、尺寸和分布的演變過程以及其對性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)Zn和Zr合金元素對Mg98xEr2Znx(x=00.511.5)合金組織、性能有很大的影響。Mg98xEr2Znx(x=00.51)三種合金鑄態(tài)組織都呈現(xiàn)典型的樹枝晶結構。隨著Zn元素含量從0增加到1%(原子百分比)時，合金組織也

4、隨之逐步細化，二次枝晶臂的間距減?。划擹n元素含量從1%增加到1.5%(原子百分比)時，合金呈現(xiàn)典型的球狀枝晶結構，合金組織粗化。其中Mg97Er2Zn1合金的晶粒最細，第二相呈彌散分布，力學性能最好。XRD分析表明，Mg98xEr2Znx(x=0.511.5)合金由αMg相，(MgZn)xEr相和X相組成，而Mg98Er2合金只含有αMg相。Zr元素的加入，不影響合金的相組成，卻大大細化了Mg97Er2Zn1合金的組織，也提高了合金的

5、力學性能。本文研究了凝固過程的冷卻速率和熱處理工藝對Mg97Er2Zn1(Zr)合金組織、性能的影響。實驗結果表明，冷卻速率對Mg97Er2Zn1(Zr)合金的組織影響很大。隨著冷卻速率增加，樹枝晶逐漸細化，二次枝晶間距變小，合金的晶粒形貌由粗大的樹枝狀轉變成細小的針狀，第二相由非連續(xù)網(wǎng)狀分布變成了連續(xù)網(wǎng)狀分布再變成細條狀分布。冷卻速率不影響合金相的組成。冷卻速率對Mg97Er2Zn1(Zr)合金的力學性能影響很大。冷卻速率越快，晶粒越

6、細，力學性能越好。對(Mg97Er2Zn1)99.82Zr0.18合金進行熱處理，發(fā)現(xiàn)固溶溫度和固溶時間對合金組織有較大影響而對其力學性能的影響不大。固溶時間從2h增加到40h時，晶界處的(MgZn)xEr相大部分溶解了，在(MgZn)xEr相溶解處析出了X相，而且，晶內(nèi)也有少量的X相彌散分布，晶粒慢慢地長大。固溶溫度從530oC增加到570oC時，(Mg97Er2Zn1)99.82Zr0.18合金的晶粒尺寸和形貌都發(fā)生了明顯的改變。晶