Mg-Al-Sn-Mn系鎂合金顯微組織與力學(xué)性能的研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)良的阻尼性能等優(yōu)點(diǎn)。鎂合金在航空航天、汽車、3C等領(lǐng)域逐漸受到人們的關(guān)注，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)材料之一。室溫強(qiáng)度不高、塑性差等因素制約了鎂合金的發(fā)展。Mg-Al-Sn三元系具有較低的層錯(cuò)能，正發(fā)展成為一種性能優(yōu)良的新型鎂合金。然而，目前國內(nèi)外對(duì)Mg-Al-Sn的研究還不夠系統(tǒng)和深入。
　　在本工作中，根據(jù)Mg-Al-Sn熱力學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建了三元相圖并設(shè)計(jì)了Mg-xAl-yS

2、n-0.3Mn(x=1,3,6,9；y=1,3,5)合金?；诮鹣喾治觥呙桦婄R、能譜、X射線衍射、電子背散射衍射、透射電子顯微分析、拉伸試驗(yàn)等手段，研究了成分對(duì)鑄態(tài)合金顯微組織與力學(xué)性能的影響、成分以及加工工藝對(duì)擠壓態(tài)合金顯微組織與力學(xué)性能的影響，探討了鑄造合金的晶粒細(xì)化機(jī)制以及擠壓態(tài)合金的再結(jié)晶機(jī)制與強(qiáng)化機(jī)制，研究了部分合金的熱壓縮流變行為，確定了其本構(gòu)方程以及熱加工參數(shù)。主要結(jié)果如下：
　?、費(fèi)g-Al-Sn-Mn合金主要含

3、α-Mg、Mg17Al12和 Mg2Sn，以及少量的含錳化合物[Al8Mn5、Al8(Mn,Fe)5]。通過edge-to-edge模型計(jì)算表明Mg17Al12與Mg2Sn存在慣習(xí)面(220)Mg2Sn//(330)Mg17Al12（夾角1.11°）、<001>s Mg2Sn//<22—1—>z Mg17Al12。在合金凝固過程中，α-Mg首先形核并長大；隨著溫度的降低，Mg2Sn經(jīng)過共晶反應(yīng)L→α-Mg+Mg2Sn形核并長大；隨著溫度

4、的進(jìn)一步降低，Mg17Al12在Mg2Sn的慣習(xí)面上通過共晶反應(yīng)L→α-Mg+Mg17Al12+Mg2Sn形核并長大；待液相消耗完畢，凝固完成。最終，鑄造合金的晶粒隨Al含量的增加而顯著細(xì)化；Sn也有一定的細(xì)化效果，但弱于Al。鑄造合金的強(qiáng)度隨合金化元素含量的增加而增加，Sn對(duì)合金的強(qiáng)化效果弱于Al。
　?、谠谖赐耆俳Y(jié)晶的擠壓態(tài)Mg-xAl-ySn-0.3Mn（x=1、3，y=1、3、5）合金中，粗大的未再結(jié)晶區(qū)域含較強(qiáng)的(10

5、1_0)、(0001)織構(gòu)，未再結(jié)晶晶粒的(0001)基面法線方向以及<112—0>滑移方向趨向垂直于擠壓方向；合金沿?cái)D壓方向受拉應(yīng)力時(shí)，未再結(jié)晶區(qū)域基面滑移系具有較小的施密特因子。再結(jié)晶弱化(101_0)織構(gòu)，使再結(jié)晶晶粒的(0001)基面以及<112—0>滑移方向趨向平行于擠壓方向；合金沿?cái)D壓方向受拉應(yīng)力時(shí)，再結(jié)晶晶粒基面滑移系具有較大的施密特因子。增加合金化元素含量或提高擠壓溫度可促進(jìn)再結(jié)晶，降低合金的拉伸屈服強(qiáng)度；反