Mg-Al-Zn-Si合金的制备、组织与性能研究

【摘要】镁合金由于其轻质、高的比强度和比刚度、良好的减震性和导热性、易加工性及可回收性，广泛应用于航空航天、电子、汽车和生物医学等领域。但是，目前的镁合金耐热性较差，限制了其应用范围。因此，开发具有良好高温性能且低成本的镁合金，是近年来的研究热点之一。本文以Mg-Al-Zn-Si系合金为基础，通过重力铸造法制备了Mg-（x4，6，8）Al-1Zn-1Si合金、Mg-x（4，6，8）Al-y（4，6，8）Zn-1Si合金及Mg-4Al-1Zn-z(0.5，1，2)Si合金。研究了不同含量的Al、Zn和Si对合金组织和性能的影响，以及添加微量元素Sb对铸态合金显微组织和力学性能的影响，同时还研究了热处理对合金组织和性能的影响；探讨了合金组织细化的机理，尤其是Mg2Si相颗粒的细化和强化机制。研究结果表明：（1）Mg-x（4，6，8）Al-1Zn-1Si合金由-Mg、Mg17Al12和Mg2Si相组成。随着Al的增加，合金中的Mg17Al12相逐渐增多，Mg2Si相在Mg-4Al-1Zn-1Si和Mg-8Al-1Zn-1Si合金中以粗大的汉字状存在，而Mg-6Al-1Zn-1Si合金中的Mg2Si相则较为细小，该合金的拉伸力学性能较好。合金的硬度随着Al含量的增加而增大。（2）Mg-4Al-4Zn-1Si、Mg-6Al-6Zn-1Si合金由-Mg、Mg17Al12、Mg2Si和MgZn相组成，而Mg-8Al-8Zn-1Si合金由-Mg、Mg17Al12、Mg2Si、MgZn和Al2Mg5Zn2相组成。Al和Zn总含量的同时增加导致合金中的Mg17Al12和MgZn相体积分数逐渐增加，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均降低。合金的硬度随着Al、Zn总含量的增加而增大。（3）Mg-4Al-1Zn-z(0.5，1，2)Si合金由-Mg、Mg17Al12和Mg2Si相组成。随着Si含量的增加，合金中的Mg2Si相体积分数逐渐增多，且汉字状的Mg2Si相逐渐粗化；室温下，Mg-4Al-1Zn-0.5Si合金的力学性能较好；高温（150℃）下，Mg-4Al-1Zn-2Si合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均较大。合金的硬度随着硅含量的增加而增大。（4）Mg-4Al-1Zn-1Si合金中加入Sb形成了Mg3Sb2相，随着Sb含量的增加，合金中粗大的汉字状Mg2Si逐渐细化，当合金中Si含量为0.5%时，合金中的Mg2Si相转变为小块状和短棒颗粒，此时合金的力学性能较高；当Sb含量超过0.5%时，合金中Mg2Si相开始粗化。（5）Mg-8Al-1Zn-1Si合金添加Sb后，也出现了Mg3Sb2相，当Sb含量为0.8%时，合金中Mg2Si相的细化效果较好，此时合金的力学性能较好；Sb含量超过0.8%时，Mg2Si相粗化，导致力学性能下降。（6）对Mg-8Al-1Zn-1Si合金和添加变质剂Sb的Mg-8Al-1Zn-1Si合金经430℃不同时间固溶处理，发现随着固溶处理时间的延长，Mg17Al12逐渐溶解，合金中的汉字状Mg2Si相逐渐断裂成短棒状，然后逐步球状化。合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐提高，硬度值逐渐降低。进行变质处理的合金中Mg2Si相球化效果优于未变质处理的Mg-8Al-1Zn-1Si合金。
【作者】张树清；
【导师】宋佩维；
【作者基本信息】陕西理工学院，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】Mg-Al-Zn-Si合金；显微组织；力学性能；Mg2Si颗粒；细化机制；

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