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镁合金以其比强度高、密度低、减震性能好及工艺性能优越等一系列的特点,近些年来正成为金属材料研究领域的一个热点。早期镁合金开发应用不够广泛,基础研究也不充分,这就给镁合金的生产应用带来了很多问题。开发新的高性能镁合金系列是目前研究的主要趋势,但对现有镁合金系统进行合金化和适当的热处理也可能成为改善材料性能的有效方式。
合金化和热处理是结构金属材料获得产品性能的主要方法。本论文工作把合金化和热处理这两种改善材料性能的有效方式结合起来,对目前应用较广泛的镁合金Mg-6Al-1Zn进行了较系统的工艺探索,以期待进一步提高它的常温高温力学性能。实验中分别研究了Sn元素的加入和不同热处理工艺对材料性能和微观组织的影响。本文主要讨论了不同的Sn元素添加量对合金的组织和力学性能的影响;热处理则着重研究了材料的固溶和时效对组织和力学性能的影响。随后根据对热处理强化过程的讨论结果,通过合适的热处理工艺参数,以性能和微结构为衡量手段,逐步优化工艺,最终获得高强耐热的新型镁合金。
实验表明,Sn加入Mg-6Al-1Zn合金后,形成了球形颗粒状Mg<,2>Sn相。加入了Sn后合金的力学性能得到了一定程度的提高。未加入Sn的铸态合金的抗拉强度、屈服强度和硬度分别为220 MPa、100 MPa和46HB;当加入Sn含量为3mass.%时,铸态合金的抗拉强度、屈服强度和硬度提高为250Mpa、120MPa和57HB。
热处理研究表明,合金经过400℃,10h固溶处理后,β-Mg<,17>Al<,12>相完全固溶入基体中,形成过饱和的α-Mg固溶体,而Mg<,2>Sn是高熔点相,经过固溶处理后变化不是很大,从而能提高合金的常温和高温力学性能。当加入Sn含量到达3mass.%时,常温抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到274 Mpa、172 Mpa和63HB。高温抗拉强度、屈服强度分别达到211 Mpa和115 Mpa。从Mg-6Al-1Zn合金的断口看来,其具有典型的解理特征,但是加入Sn以后,断口是具有一定韧窝和解理面的准解理断裂方式。