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镁及镁合金是最轻的金属结构材料,因具有诸多优异的性能,在航空航天工业、汽车和电子产品等领域有着非常广阔的应用前景。本论文选取Mg-6Al-1Zn镁合金为基体,综合合金化和塑性变形的方法,利用硬度测试、拉伸性能测试、金相组织观察、X射线衍射分析、扫描电镜与能谱分析等分析测试手段,研究了添加Si元素以及复合添加Si、Ca元素对Mg-6Al-1Zn镁合金力学性能和组织的影响,并进一步在不同的条件下成功挤压出所研究镁合金的棒材,初步探讨了挤压条件对合金力学性能与组织的影响。结果表明:
添加少量Si元素可以明显的细化Mg-6Al-1AN镁合金的晶粒尺寸。所形成的Mg2Si新相主要有两种形貌:不规则的多边形状和粗大的汉字状。Mg2Si相的形态、数量、尺寸以及分布决定了含Si镁合金的力学性能。室温下Mg-6Al-1Zn-xSi镁合金的断裂机制和Si元素的含量有密切的联系,并受Mg2Si颗粒的形态所控制,改善Mg2Si相的形态提高合金力学性能的一个可行途径。
添加Ca元素后,生成的Ca2Si在凝固时充当异质形核核心,能有效的改变Mg-6Al-1Zn-1Si镁合金中Mg2Si的形貌,形成的新相形貌与添加Ca含量有关。由于Mg2Si形貌的改变,Mg-6Al-1Zn-1Si镁合金的力学性能得到明显提高。Mg-6Al-1ZN-1Si-xCa镁合金的断裂机制和Ca元素的添加量有关;Ca的加入能有效的阻止镁合金的高温氧化。
热挤压能显著细化镁合金的组织,提高力学性能(硬度、拉伸强度、屈服强度、延伸率);挤压后的镁合金型材组织不均匀,其主要是由挤压过程中受力不均匀造成的;在挤压条件不适当情况下,挤压材出现周期性的表面裂纹和内部的微细裂纹,影响挤压制品的性能。
总之,复合添加Si、Ca元素可以在一定程度上改善Mg-6Al-1Zn镁合金的力学性能,在适当的条件下,可以挤压出镁合金型材,从而进一步提高镁合金的力学性能。