ca和ti对镁合金抗氧化性和力学性能的影响

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1、上海交通大学硕士学位论文Ca和Ti对镁合金抗氧化性和力学性能的影响摘要镁合金具有比重小、比强度比刚度高、阻尼减震性能优良、切削加工性能好、电磁屏蔽能力强、尺寸稳定和容易回收等诸多优点，近年来已成为汽车、通讯电子和航空航天领域重要的轻质金属结构材料，显示了极大的应用前景。我国具有丰富的镁资源，原镁产量和出口居世界首位，但是镁合金的研究和应用还比较落后。如何将我国的镁资源优势转变为技术和经济优势，促进国民经济发展，是摆在我们面前的迫切任务。因此，开展镁合金研究对于我国的经济和建设具有十分重要的意义。本文以

2、AM50和AZ91合金为基，通过添加Ca和Ti,浇铸后经挤压或轧制制备了几种不同成分的实验合金，开展了如下的研究：(1)测试了各实验合金的燃点，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、俄歇电子能谱(AES)等分析和测试手段，系统研究了含Ca或Ti的AM50和AZ91镁合金氧化膜的结构，并探讨了其氧化机理。(2)研究了合金元素Ca或Ti对挤压和轧制AM50镁合金显微组织和力学性能的影响。(3)测试了含Ca或Ti的挤压和轧制AM50镁合金热处理后的力学性能，研究了热处理

3、过程中合金组织的演化规律，探讨了热处理强化机制。(4)测试了含Ca或Ti的挤压和轧制AM50镁合金的蠕变性能，分析了其蠕变强化机制。研究表明，Ca能显著提高AZ91和AM50镁合金的燃点，测得AZ91+1Ca和AM50+1Ca的燃点分别高达860℃和874℃；Ti对AZ91和AM50镁合金的燃点有小幅提高。宏观及微观观察表明，Ca的加入使AM50和AZ91合金的表面形成了一层致密均匀的具有保护性的氧化膜,而Ti加入AZ91和AM50合金后形成的氧化膜虽然比较规则，但不连续不致密，不具保护性。以AM50

4、+xCa(x=0,1,2%)为例，分析了氧化膜的组成和结构，发现AM50+xCa(x=1,2%)合金的氧化膜主要由MgO和CaO组成，从AES曲线反映的氧化膜剖面上各元素的浓度分布可以把氧化膜分成两个亚层，最外层主要由CaO组成，内层主要由MgO组成，并从热力学的角度论证了这种推论。含Ca的AM50镁合金挤压或轧制后，其显微组织比对应的铸态组织明显细化，晶粒及第二相沿加工方向分布并出现了孪晶组织，Al2Ca相形成并抑制Mg17Al12相的生成，由于Al2Ca相热稳定性较高，因此可以显著提高合金的高温力

5、学性能和蠕变性能；挤压和轧制AM50合金添加Ti后，其显微组织明显细化，力学性能显著提高。挤压AM50+xCa镁合金的固溶处理是第二相Mg17Al12快速溶解于基体而Al2Ca逐步变细变小并断开成为颗粒的过程；时效处理是Mg17Al12相以细小粒状从过饱和的基体中析出的过程。热处理后，拉伸性能有所改善，但效果不是很明显。添加Ca后，挤压和轧制AM50镁合金在蠕变过程中有细小的Al2Ca和CaMnxAl2-x相从基体析出，与原有的Al2Ca相一起，对合金蠕变性能的提高起到有益作用，其蠕变强化机制为晶界强

6、化，位错钉扎和位错攀移。关键词：镁合金，抗氧化，挤压，轧制，固溶，时效，蠕变，力学性能I上海交通大学硕士学位论文EffectofCaandTionOxidationResistanceandMechanicalPropertiesofMagnesiumAlloyAbstractMagnesiumalloys,asthelighteststructuralmetal,havebeenwidelyusedinautomobile,electronicsandaerospaceindustriesforth

7、eirlowdensity,highratiostrengthandstiffness,gooddampingandcastingcapability,whichshowinfiniteappliedprospect.Chinahasabundantmagnesiumresource,whoseoutputandexportofmagnesiumislargestamongallthecountries.However,theresearchandapplicationofmagnesiuminChi

8、naisratherlaggedcontrastedwithotherdevelopedcountries.Howtotranslatemagnesiumresourcepredominanceintotechnologyandeconomyadvantageandpromotethedevelopmentofnationaleconomyisanurgenttaskforus.Soitisverysignificanttocarryouttherese