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耐热高强度变形镁合金研究

张金龙  
【摘要】: 本论文以高性能变形镁合金材料作为研究方向,以Ca元素对变形镁合金影响为主要研究内容,以课题组前期工作阶段性成果为基础,对变形镁合金材料的合金成分—组织结构—变形行为—性能变化—材料应用之间的相互关系和作用规律进行了较深入系统的研究。本文主要结论如下: (1)对于挤压态变形镁合金而言,当Al含量为10~11%,Zn含量为2~3%时,镁合金随Al、Zn含量的增加,抗拉强度升高,延伸率下降;AZ113抗拉强度最高,为352.6MPa,其延伸率为9.5%。 (2)AZ113镁合金的抗拉强度、伸长率都随Ca含量增加,先降后升。Ca含量为2.0%时,室温抗拉强度达到最大值351.4 MPa,与基体合金相比仅降低了0.34%;Ca含量为0.7%时,室温伸长率达到最大值8.86%。 (3)Ca能够提高AZ113镁合金在250℃时的抗拉强度。添加0.7%Ca时,高温抗拉强度提高1.7%;添加2.0%Ca时,高温抗拉强度则提高10.0%。高温伸长率略低于基体合金,含Ca量为0.7%时,高温伸长率为17.8%;含Ca量为2.0%Ca时,高温伸长率为16.9%。 (4)T5处理后β-Mg_(17)Al_(12)相以弥散细棒状形式析出,进一步提高了X20镁合金的抗拉强度,而伸长率降低。相同温度的T4处理,X20镁合金的晶粒比AZ113镁合金的要小得多,β-Mg_(17)Al_(12)相也没有完全固溶,而且还形成了高熔点的Al_2Ca相。 (5)Ca的加入在镁合金表面形成了致密CaO/MgO保护层,改善了AZ113疏松的蜂窝状氧化膜结构,消除了氧化膜开裂现象,显著地增强了AZ113镁合金高温抗氧化性能。 (6)经过对AZ113+xCa系列镁合金的组织和性能的综合分析,表明X20镁合金具有良好综合性能,室温和高温抗拉强度均已超过目前变形镁合金抗拉强度最高的AZ80A、ZK60A,同时具有7.29%的伸长率。


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