MgZnYMn准晶中间合金对AZ31变形镁合金的晶粒细化研究

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1、太原理工大学硕士学位论文Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对AZ31变形镁合金的晶粒细化研究姓名：杜二玲申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张金山20090101太原理工大学硕士研究生学位论文Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对AZ31变形镁合金的晶粒细化研究摘要镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。然而由于镁合金自身强度较低、塑性变形能力差等缺点，使其在某些结构件的应用上受到较大限制，因此开发一种新型的高性能变形镁合金已成为镁合金研究中的重要课

2、题。而晶粒细化则是提高变形镁合金工艺性能以及开发高性能变形镁合金的技术基础。由于二十面体准晶相(I-phase)具有独特的物理和力学性能，因此本文将I-phase作为一种增强相添加到变形镁合金中可大大提高变形镁合金的力学性能，为新型镁合金的开发和实际应用提供了一种新途径。本文选用变形镁合金中的AZ31作为研究对象，利用Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对AZ31镁合金进行变质处理，进而达到细化组织的目的。并对细化规律及组织与性能的相互关系运用光学金相分析(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)等多种分析和

3、测试手段做了进一步的研究，同时也就Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化机制作了初步探讨。主要研究结果如下：(1)Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对镁合金有明显的细化作用，且合金的相组成发生了变化，从α-Mg相+β(Mg17Al12)相变成了α-Mg相+β(Mg17Al12)相+I(Mg45Zn47Y5Mn3)相。添加5%Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金AZ31镁合金的平均晶粒尺寸由原来200µm左右减小到50µm左右。I太原理工大学硕士研究生学位论文(2)加入Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金后20~30min内细化

4、效果可达到最佳，随着时间的继续延长细化效果逐渐减弱。(3)Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金可显著影响AZ31合金的力学性能，加入5%Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金，使合金的硬度值达到峰值为60.63HB，比基体合金提高了18.65%；拉伸强度达到最大值179.16MPa，提高的幅度为32%；200℃下保温20分钟，合金的高温抗拉强度达到了114.52MPa，比基体合金提高了28.06%。加入2%Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金，使合金的冲击韧度达到最大值228.487J/cm，提高的幅度为13%；伸长率也达到最大值为10.765%，提

5、高的幅度为76.5%。(4)为了改善铸锭化学成分和组织的不均匀性，以提高其塑性，需要对铸锭进行均匀化退火处理，而且Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金的加入能缩短均匀化处理的时间。通过实验得出最佳退火工艺为：快速加热到200℃，保温1h，然后缓慢加热到400℃，保温12h，然后随炉冷却到室温。关键词：AZ31变形镁合金，Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金，晶粒细化，显微组织，力学性能II太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONGRAINREFINEMENTOFAZ31WROUGHTMAGNESIUMALLOYBYMg-Zn-Y-MnQUA

6、SICRYSTALMASTERALLOYABSTRCTMagnesiumalloyshavehighpotentialtobeutilizedasstructuralmateralsinsuchapplicationasvehicles,electricdevicesandaircraftsetc.However,theapplicationofmostmagnesiumalloyshasbeengreatlyrestrictedduetotheirpoorstrengthandpoordeformability,sowroughtma

7、gnesiumalloybasedonmicrostrcturerefinementisthechieforientationinenhancingthestrengthanddeformabilityofMgalloys.Icosahedralquasicrystallinephase(I-phase)thathasattractivemechanicalandphysicalpropertiesattributedtotheiruniqueatomicstructure,suchashighstrength,highhardmess

8、atelevatedtemperatureandlowfrictioncoefficienthasbeenreportedinmanyalloysystems.TheI-phaseasareinforcem