mg-9al-2sm(wt.%)铸造合金显微组织与力学性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文Mg-9Al-2Sm(wt.%)铸造合金显微组织与力学性能研究硕士研究生:朱守茹：学号:1120509122：导师:丁文江：教授副导师:彭立明教授：付彭怀助理研究员申请学位:工程：硕士学科:材料：工程所在单位:材料科学与工程：学院答辩日期:2015：年2月授予学位单位:上海交通大学：DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFMG-9AL-2SM(wt.%)CAST

2、ALLOYCandidate：ShouruZhuStudentID:1120509122Supervisor：Prof.WenjiangDingProf.LimingPengAssistantSupervisor:AssociateResearcherPenghuaiFuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsDateofDefence：Feb,2014Degree-Conferring-In

3、stitution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文Mg-9Al-2Sm(wt.%)铸造合金显微组织与力学性能研究摘要Mg-Al合金由于铸造性能优良、成本较低，是目前应用最广的铸造镁合金体系。然而由于缺少有效的晶粒细化剂、析出相较为粗大等因素，Mg-Al合金通常只能采用高压压铸成型，成型方式与力学性能受到很大限制，应用范围也仅局限于非承力结构部件。为了拓宽Mg-Al合金的成型方式限制，迫切需要Mg-Al合金有效的晶粒细化剂；为了改善Mg-Al合金的塑性，需要对粗大的Mg17Al12析出相进行改性以细化析出相。晶粒细

4、化理论(E2EM)和实验研究表明，Al2RE颗粒能够很好的细化Mg-RE系合金，但能否细化Mg-9Al合金却缺少系统性的研究。本文通过在Mg-9Al合金中加入Sm元素，研究Al2Sm颗粒对Mg-9Al合金晶粒尺寸的影响和Sm元素对Mg-9Al合金时效析出相的影响，主要研究结论如下：(1)少量Sm元素(0.2wt.%)加入Mg-9Al合金中显著粗化了合金晶粒尺寸(172μm→396μm)；进一步提高Sm元素含量，合金晶粒尺寸有所回落(～300μm)，但与Mg-9Al合金相比，仍然比较粗大。不同含量的Si/Sr/Ca对Mg-9Al-2Sm合金晶粒尺寸影响较小。I

5、上海交通大学硕士学位论文(2)与Mg-9Al合金相比，2Sm加入后引入Al2Sm颗粒，部分Al2Sm颗粒具有晶粒异质形核作用，但总体上合金晶粒尺寸粗化；离异共晶Mg17Al12形貌发上变化，由多孔状变成单一整块Mg17Al12离异共晶相；Sm加入降低了原始铸造态合金晶界与晶粒内部Al元素含量差异；在各种热处理状态下，Al2Sm颗粒均呈指数分布。(3)与Mg-9Al合金相比，Mg-9Al-2Sm合金200℃峰值时效硬度相当，但峰值时效时间明显延长，时效硬度增幅明显滞后；2Sm的加入能够显著降低Mg-9Al合金晶界处非连续析出相含量同时提高合金晶粒内部连续析出相

6、密度。析出相的上述变化提高了合金的屈服强度；但由于晶粒的粗化和Al-Sm相的存在，合金的延伸率有所下降。在压铸条件下，两种合金屈服强度相当，Mg-9Al-2Sm合金具有更高的延伸率和抗拉强度。(4)以Y元素为代表，采用第一性原理计算了稀土RE元素对连续析出Mg17Al12相与α-Mg基体之间界面能的影响，研究表明RE元素倾向于置换Mg17Al12相中的Mg元素以降低系统能量，同时RE元素的引入将会降低晶粒内部连续析出相Mg17Al12/α-Mg界面能，界面能的降低可能是Mg-9Al-2Sm合金晶粒内部连续析出相密度提高的主要原因。关键词：Mg-9Al合金；晶

7、粒细化；Sm；Mg17Al12；连续析出相；非连续析出相。II上海交通大学硕士学位论文MICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFMG-9AL-2SM(wt.%)CASTALLOYABSTRACTMg-AlalloyisoneofthemostwidelyusedcommercialMgalloysowingtoit’sgoodcastibilityandlowcost.Grainrefinersarebadlyneededsincecoarsegrainsizelimitsthefurtherimprovementofit

8、smechanicalproperty.Mg-Ala