Ca、Sr对Mg-8Zn-3.2Al-0.9Si合金组织及性能的影响.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterEffectofCa，SradditiononthemicrostructureandmechanicalpropertiesofMg一8Zn一3．2A1-0．9Sialloyerlng＼一川原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作

2、者：主j；毛日期：衣。，}年f月28日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或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；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：主IJ≥离日期：夕·ff年f月2g日摘要Mg．Zn-AI系合金由于

3、其本身具有的高强度及较好的耐热性能基础，正逐渐获得更为深入的研究，在Mg．Zn．AI合金中加入Si后，生成的M92Si相属于高熔点强化相，能显著提高合金的耐热性能，但是M92Si相往往呈粗大汉字状，容易造成应力集中，阻碍合金性能的进一步提高。本文以Mg．Zn．AI．Si合金为基础，通过加入价格低廉的碱土金属元素Ca、Sr，利用光学显微镜(OM)，X射线衍射仪(XRD)、带能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、差热分析仪(DTA)、RST5200电化学工作站、3．5％NaCI溶液中失重腐蚀、常温及高温力学性能拉伸测试等手段，研究了Ca、Sr单独添加及复合添加对合金组织和性

4、能的影响及作用机理，为进一步开发高性能、低成本的耐热镁合金提供理论和实验依据。实验在重力铸造条件下进行，合金成分设计分别为五个含Ca成分点(O．15％、0．3％、0．45％、0．6％、1．O％)、四个含Sr成分点(O．05％、0．1％、0．15％、0．2％)、并均取前三个成分点进行复合全实验。研究表明，在Mg．8Zn．3．2AI．0．9Si(ZA83．0．9Si)合金组织主要由a．Mg基体，三元百相(M932(AI，Zn)49)及M92Si相组成。三元t相(M932(AI，Zn)49)及M92Si相均属耐热相。Ca、Sr单独添加及复合添加并未改变相的主要构成，当Ca含量较多(O

5、．45％Ca以上)时，会出现集聚长大的CaSi2质点相，045Ca015Sr合金中出现少量疏松三元相。Ca、Sr单独添加及复合添加均能对合金产生一定的细化效果，合金从90～1001ma细化至709m左右，并能够在一定的合金元素添加范围保持尺寸稳定，这在一定程度上既对合金有细晶强化效果，也未导致合金晶界数量大幅度增加及晶界滑移可能性提高。三元相仍保持半连续骨骼状分布于晶界。Ca、Sr单独添加及复合添加显著改善了M92Si的汉字形态。加入0．3％Ca，M92Si基本全部变质为颗粒状，圆整度较高；变质机理为Ca与Si生产CaSi2质点，为M92Si相形核提供异质核心。0．05-4)．

6、15％Sr成分范围均对M92Si有良好的变质作用，汉字M92Si大部分变质为多边形颗粒状，其中以0．1％Sr效果最佳，M92Si颗粒保持在109in左右，变质机理为Sr作为表面活性元素分布于M92Si相表面，起到机械阻碍Mg、Si原子扩散以及影响形核过冷度，增大M92Si相形核，变质M92Si相。复合添加使Ca含量降低即可对M92Si起到变质作用，这有＼鸣摘要利于降低Ca对合金铸造性能的不利影响，015Ca／Sr系列合金中汉字M92Si基本变质为多边形颗粒状。变质机理应为Ca、Sr共同起作用，Ca通过异质形核作用、sr通过表面活性元素作用共同起到变质作用。随着Ca、Sr含量的增

7、加，合金室温及高温拉伸抗拉强度均先增后降。室温下，03Ca、01Sr和015Ca005Sr合金的抗拉强度分别达176MPa、197MPa和139MPa均保持较高水平，相对基体合金提高幅度较大。175℃时，03Ca、01Sr和015Ca005Sr合金的抗拉强度分别达141MPa、178MPa和132MPa。合金性能提高的原因与M92Si形态的变质有主要关系，同时sr元素对于合金液的净化，使加Sr合金抗拉强度优于加Ca合金。对合金断口扫描表明，合金属脆性断裂。48h、96h)，但是仍能保以及Ca