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合金元素对粉末冶金Mg合金组织和性能的影响

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第一章 绪论

1.1镁及镁合金

1.2镁合金的主要强化手段

1.3粉末冶金及其在镁合金中的应用

1.4粉末冶金镁合金的研究现状

1.5本论文的提出及研究内容

第二章 实验材料、设备以及研究方法

2.1实验材料及实验设备

2.2试样制备

2.3试样性能测试

第三章 Al含量对PM Mg-Al-Zr合金组织和性能的影响

3.1引言

3.2 Al含量对PM Mg-Al-Zr合金显微组织的影响

3.3 Al含量对PM Mg-Al-Zr合金力学性能的影响

3.4合金断口形貌分析

3.5 Mg-Al合金的烧结过程

3.6本章小结

第四章 Zr含量对PM Mg-Al-Zr合金组织和性能的影响

4.1引言

4.2机械合金化对粉末形态以及结构的影响

4.3 Zr含量对PM Mg-Al-Zr合金组织和机械性能的影响

4.4固溶处理对PM Mg-6Al-xZr合金显微组织的的影响

4.5不同烧结温度下PM Mg-6Al-xZr合金的显微组织及性能

4.6本章小结

第五章 PM Mg-Si-Zr与Mg-Mn-Zr合金组织和性能的研究

5.1引言

5.2 Si含量对PM Mg-Si-Zr合金显微组织和性能的影响

5.3 Mn含量对PM Mg-Mn-Zr合金显微组织和性能的影响

5.4本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

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摘要

对于结构部件来说,尤其是那些对强度要求很高的结构部件,低密度的Mg合金极具吸引力。提高Mg合金强度的一个重要方面就是向其中加入合金元素。本文采用粉末冶金工艺制备镁合金。通过光学显微镜、XRD、SEM以及各种力学性能测试手段分别研究元素Al、Zr、Si和Mn对Mg合金组织性能的影响。
  采用粉末冶金工艺在550℃、氩气气氛烧结4h条件下制备了Mg-xAl-1.5Zr(x=0、2、4、6、8%,质量百分数,下同)合金。合金的组织主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Zr以及一些微小孔隙组成。随着Al含量的逐渐增加,合金中孔隙的数量和大小降低,合金的显微组织趋于均匀化。合金的硬度和抗弯强度随Al含量的增加先升高后降低,当Al含量达到6%时,合金的硬度和抗弯强度分别达到最大值79.7HV和224Mpa。
  采用机械合金化和粉末冶金工艺制备了Mg-6Al-xZr(x=0、3、6、9%)合金。机械合金化过程提高了粉体自由能,有效地促进了粉末烧结。在550℃烧结4h时烧结态合金中存在Mg基体、Zr以及Mg17Al12相,同时存在大量微孔。随着合金中Zr含量的升高,Mg晶粒尺寸总体呈现下降趋势,合金显微组织趋于均匀。Zr的加入提升了合金的硬度和抗弯强度。合金的显微硬度和抗弯强度在加入9Zr%时达到最大值,为75.6HV和321.125MPa。650℃和700℃下复烧后的基体α-Mg晶粒尺寸依然呈不规则状,无明显变化。随着烧结温度的升高,合金中的孔隙数目及尺寸降低。同时,Al元素向Zr颗粒内部扩散并生成了Al3Zr金属中间相。
  对于Mg-xSi-1.5Zr(x=1、3、6%)和Mg-xMn-1.5Zr(x=1、3、6%)合金来说,机械合金化后的粉末中未生成金属间化合物,Mn、Si、Zr是以单质形式存在;前者在烧结后有Mg2Si新相生成,且Mg2Si相的数量随硅含量的增加而增加;Mn的存在削弱了Zr的细晶强化的效果,随着Mn含量的增加,晶粒有细微的增大。Mg-Si-Zr合金的抗弯强度和硬度随着Si含量的增加而增加,Mg-6Si-1.5Zr合金的抗弯强度达到最高值,为132MPa;Mg-Mn-Zr合金的抗弯强度和硬度也随着Mn含量的增加而增加,Mg-6Mn-1.5Zr合金的抗弯强度达到最高值,为117.8MPa。

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