磁场作用下mg-zn-ca合金组织与性能研究

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1、国内图书分类号：TG244工程硕士学位论文磁场作用下Mg-Zn-Ca合金组织与性能研究硕士研究生：张晓勇导师：于彦东申请学位级别：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TG244DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMicrostructureandPropertiesResearchofMg-Zn-CaAlloyundertheActionofMagneticFieldCandidate：ZhangXiaoyongS

2、upervisor：YuYandongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology磁场作用下Mg-Zn-Ca合金组织与性能研究摘要镁及其合金作为目前工业应用金属中最轻的结构材料，因其密度小、比强度高和比钢度大以及与人体具有良好的生物相容性而备受关注。尤其是几年来随着汽车、电子以及航空航天等领域的发展，对镁合

3、金的发展提出了更高的要求，因此有必要开发新的镁合金材料并探究其制备方法。本文在电磁搅拌作用下制备了Mg-xZn-Ca合金，对该合金进行了均匀化热处理，并在此基础上研究了电磁场对Mg-Zn-Ca合金组织和性能的影响；随后为进一步改善合金的组织并提高其力学性能，在不同的热挤压工艺下对均匀化热处理后的合金进行了热挤压。为了得到具有最佳力学性能的Mg-Zn-Ca合金，研究了Zn含量、电磁搅拌、热处理及挤压工艺对Mg-Zn-Ca合金组织与性能的影响。利用光学显微镜、扫描显微镜、XRD衍射仪分析对所制备合金进行显微组织分析、物相组成、断口形貌分析，利用HDV-1000显微硬度计

4、和CSS电子万能试验机进行了力学性能试验等，得到了不同工艺及状态下所制备合金的相关参数。为了确定使Mg-Zn-Ca合金达到最佳性能时的Zn元素的含量，对在电磁搅拌作用下制备的Mg-xZn-Ca合金的显微组织和力学性能进行了分析。发现在电磁搅拌作用下Zn元素除了起到细化晶粒的作用外，还产生了较强的固溶强化效果。Zn含量为4.0wt.%时Mg-xZn-Ca合金取得了最佳的力学性能。其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到了101MPa、209MPa和13%，显微硬度值为50.42HV。通过对未施加电磁搅拌和施加电磁搅拌的Mg-Zn-Ca合金热处理前后的显微组织和力学性能的分

5、析发现：电磁搅拌能细化合金晶粒，使晶界处的析出物减少且均匀分布，合金力学性能的得到提高；经均匀化退火后合金晶粒变得圆整均匀，析出的第二相变的细小且弥散分布，合金力学性能进一步提高。通过变换下模的不同挤压比棒材挤压模具对Mg-Zn-Ca合金进行了热挤压，研究了不同挤压工艺对Mg-Zn-Ca合金组织与性能的影响，结果表明：-I-合金在热挤压过程中发生了动态再结晶，合金晶粒得到明显细化，合金的显微组织由均匀细小的等轴晶组成；挤压后合金的力学性能也有了明显的提高。当温度T=330℃，挤压比λ=25时，合金的得到最高的力学性能，其屈服强度和抗拉强度为、伸长率分别为244MPa

6、、307MPa和19.5%，显微硬度达到了75.26HV。关键词电磁搅拌；Mg-xZn-Ca合金；显微组织；力学性能；挤压工艺-II-MicrostructureandPropertiesResearchofMg-Zn-CaAlloysundertheActionofMagneticFieldAbstractMagnesiumandmagnesiumalloyshaveattractedincreasingattentionasthelightestmetalstructurematerialofindustrialapplicationduetotheirlowd

7、ensity，highstrength，specificstiffnessandhasagoodbiocompatibilitywithhumanbody．Especiallyinrecentyearswiththedevelopmentoftheautomotive,electronicsandaerospaceandotherfields,thedevelopmentofmagnesiumalloyshasputforwardhigherrequirements．Soitisnecessarytodevelopnewmagnesiumalloymateria