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热加工工艺 2024年

作者：崔娇任广笑王红霞宋蕾曹喜娟张小霞裴晓格山西江淮重工有限责任公司太原理工大学材料科学与工程学院孝义市东义镁业有限公司

制备了挤压态az31、az61、az91合金,采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸试验等研究了第二相体积分数及组织均匀性对挤压态az系镁合金性能的影响。结果表明:挤压态az31、az61、az91合金均由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成。随着Al含量的... 详细信息

制备了挤压态az31、az61、az91合金,采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸试验等研究了第二相体积分数及组织均匀性对挤压态az系镁合金性能的影响。结果表明:挤压态az31、az61、az91合金均由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成。随着Al含量的增多,晶粒尺寸减小,第二相体积分数增加,由弥散颗粒状分布变为平行于挤压方向的条带状和沿晶界链状分布。屈服强度由于第二相和织构软化的共同作用大于细晶强化作用从224.89 MPa逐渐降低至182.78 MPa,细晶强化和第二相的钉扎作用使抗拉强度从279.29 MPa大幅提高到356.22 MPa,细晶强化和晶粒均匀度提高使伸长率从8.81%增加到18.27%。

关键词：挤压态az系镁合金第二相体积分数组织均匀性力学性能

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第二相体积分数对az系镁合金蠕变性能的影响

第二相体积分数对AZ系镁合金蠕变性能的影响

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作者：崔娇太原理工大学

学位级别：硕士

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能优良等优点,在汽车、电子信息、航空及医疗等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。Mg-Al-Zn（az）系镁合金作为目前应用最广泛的商用镁合金,对其蠕变性能的研究大都是在高温和极... 详细信息

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能优良等优点,在汽车、电子信息、航空及医疗等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。Mg-Al-Zn（az）系镁合金作为目前应用最广泛的商用镁合金,对其蠕变性能的研究大都是在高温和极低的应力条件或仅探究单一成分的合金,而在高温低应力条件下,关于第二相体积分数对其抗蠕变性能的影响研究较少。因此,本文以挤压态Mg-3Al-1Zn（az31）、Mg-6Al-1Zn（az61）、Mg-9Al-1Zn（az91）镁合金为研究对象,通过显微组织观察（OM、SEM、XRD、EBSD）及力学性能测试（室温拉伸试验和高温蠕变试验）,系统的研究了第二相体积分数对挤压态合金组织、室温拉伸性能及高温蠕变性能的影响。具体研究结果如下:挤压态az31、az61、az91镁合金的微观组织均由α-Mg基体和β-MgAl相组成。随着Al含量的增加,变形晶粒逐渐减少,合金的晶粒明显细化,β-MgAl相的体积分数提高,由弥散颗粒状分布变为平行于挤压方向的条带状和沿晶界链状分布。屈服强度由于第二相和织构弱化的共同作用大于细晶强化作用从224.89MPa（az31）逐渐降低至182.78MPa（az91）;细晶强化、第二相的钉扎作用及晶界角度的共同作用使抗拉强度从279.29MPa（az31）大幅提高到356.22MPa（az91）;晶粒均匀度、施密特因子及晶界角度共同作用使伸长率从8.81%（az31）增加到18.27%（az91）。在（150℃、175℃、200℃）/（50MPa、75MPa、100MPa）的蠕变条件下挤压态az31、az61、az91镁合金的蠕变寿命随温度升高和应力增大而急剧缩短,稳态蠕变速率随温度升高和应力增大而升高。随着温度升高和应力增大,挤压态az31镁合金的晶粒尺寸逐渐增大,挤压态az61、az91镁合金的晶粒尺寸逐渐减小,β-MgAl相的体积分数逐渐增加。在（150℃、175℃、200℃）/（50MPa、75MPa、100MPa）的蠕变条件时,挤压态az31、az61、az91镁合金的蠕变机制分别为位错攀移机制,镁自扩散控制的位错攀移机制,位错扩散控制的位错滑移机制和镁自扩散控制的位错滑移机制。在200℃,50MPa、100MPa的蠕变条件下,挤压态az31、az61、az91镁合金的蠕变寿命先延长后缩短。挤压态az31、az61、az91镁合金仍由α-Mg基体和β-MgAl相组成。随着Al含量增加,在50MPa蠕变条件时,合金的平均晶粒尺寸先增大后减小;在100MPa蠕变条件时,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小,β-MgAl相逐渐增加。挤压态az31镁合金中组织不均匀,在蠕变过程中粗大晶粒与细小晶粒处易产生裂纹,使得其蠕变寿命低于挤压态az61镁合金。挤压态az61镁合金中组织较均匀,减少了应力集中,使得合金的蠕变性能提高。挤压态az91镁合金的组织更均匀,但合金存在大量沿晶界网状分布及晶内层片状分布的β-MgAl相,β-MgAl相在高温下易软化,起不到钉扎晶界和抑制晶界转动的作用,使得合金的抗蠕变性能急剧降低。在175℃,75MPa蠕变条件下,随着蠕变时间的延长,由于在高温环境中发生了动态再结晶,挤压态az31镁合金的晶粒尺寸逐渐减小,弥散分布于晶内和晶界处的β-MgAl相数量增多。挤压态az61、az91镁合金由于长时间蠕变Al元素可充分扩散到基体中,沿晶界析出的β-MgAl相减少,阻碍晶粒长大作用减弱,晶粒尺寸逐渐增大,组织中β-MgAl相沿晶界网状和在晶内片状分布,在挤压态az91镁合金中还存在平行于挤压方向破碎的条带状分布的β-MgAl相。

关键词：挤压态az系镁合金第二相体积分数组织均匀性蠕变性能

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