凝固条件和合金化对MgZnSn基合金组织与性能的影响

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1、学校代号：10532学号：S10131026密级：公开湖南大学硕士学位论文凝固条件和合金化对Mg-Zn-Sn基合金组织与性能的影响学位申请人姓名：魏菊英导师姓名及职称：陈吉华副教授培养单位：材料科学与工程学院专业名称：材料科学与工程论文提交日期：2013年5月论文答辩日期：2013年5月27日答辩委员会主席：张福全教授SolidificationconditionandalloyingonmicrostructureandmechanicalpropertiesofMg-Zn-SnalloysbyWEIJuyingB.E.(HunanUniversity)2010Athesissubmitt

2、edinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMaterialsScienceintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorViceProfessorChenJihuaMay,2013硕士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标

3、明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I凝固条件和合金化对Mg-Zn-Sn基合金组织与性能的影响摘要镁合金具有高的比强度、比刚度，

4、优良的阻尼性能和电磁屏蔽性能等特点，在汽车、通讯、电子及航空航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。然而，常规镁合金强度偏低、抗蠕变性能差和塑性低等不能用作关键结构件。因此，开展新型高强高韧镁合金的研制具有重要的意义。近年来，基于Mg-Zn-Sn合金系开发低成本、综合性能优良的镁合金材料备受关注。本论文以Mg-6Zn-3Sn-2Al-0.2Ca合金为研究对象，系统地研究了凝固冷却速率和压力场作用对铸态合金组织与力学性能的影响规律，并在此基础上优化了铸造工艺；在最佳铸造工艺条件下，系统研究了锌锡比、Ca含量、单一Ti以及Ti、B复合添加对铸态合金组织、力学性能和抗蠕变性能的影响，并探讨了

5、合金化行为的作用机理。本论文的目的在于通过提高铸件冷却速度、施加压力场作用和合金化相结合来提高Mg-Zn-Sn基合金的综合力学性能和耐热性能，为新型低成本高性能镁合金的研究提供新的思路。主要研究内容和结果如下：(1)系统地研究了五种凝固条件包括普通钢模铸造、水冷钢模铸造、水冷铜模铸造、水冷钢模加压铸造和水冷铜模加压铸造对Mg-6Zn-3Sn-2Al-0.2Ca铸态合金组织与性能的影响。研究结果表明，凝固冷却速率对合金的相组成有一定的影响，其中钢模铸造合金主要由-Mg、Mg2Sn、Mg32(Al,Zn)49和MgZn相组成，而水冷钢模加压铸造和水冷铜模加压铸造合金则主要由-Mg、Mg2Sn

6、、Mg32(Al,Zn)49和Mg51Zn20相组成；随着凝固冷却速率的提高，合金中金属间化合物相的相对含量增加，合金元素在-Mg基体中固溶度下降，其中水冷铜模加压铸造合金中金属间化合物相的含量比钢模铸造合金高69%；水冷铜模加压铸造条件下合金的组织最为细小，综合力学性能最佳；凝固条件的差异影响合金的室温拉伸断裂形式，其中钢模铸造合金以解理断裂和微孔聚集相结合的混合型断裂为主，水冷铜模加压铸造合金以微孔聚集型韧性断裂为主。(2)系统研究了锌锡比(0.5,1和2)对Mg-xZn-ySn-2Al-0.2Ca（x+y=9wt%）铸态合金组织与力学性能的影响。研究结果表明，锌锡比的变化对合金的相组

7、成不存在明显的影响，但会影响合金中金属间化合物的形态和数量；随着锌锡比的降低，合金中金属间化合物相的含量逐渐减少，其中Mg2Sn相相对含量增加，含Zn相含量减少；室温下锌锡比为1的合金抗拉强度和屈服强度最高，而200℃下锌锡比为0.5的合金强度最高；锌锡比的变化影响合金的室温拉伸断裂模式，其中锌锡比为II硕士学位论文2的合金以微孔聚集型的韧性断裂为主、锌锡比为1的合金以混合型断裂为主，而两种合金高温拉伸断裂均