Mg-8Sn基合金多元合金化及其強化機制研究.pdf

1、鎂合金具有密度低，高比強度、高比剛度等一系列優(yōu)點，因而被用于汽車、航空、電子、軍事和民用及其他工業(yè)領(lǐng)域。但鎂合金強度、高溫蠕變等力學(xué)性能差仍是限制其應(yīng)用的瓶頸。最近研發(fā)的Mg-Sn系合金具有微米增強高熔點(770℃)Mg2Sn相，從而使其熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能高于傳統(tǒng)的Mg-Al-Zn(AZ)和Mg-Zn-Zr(ZK)系列鎂合金。當(dāng)在Mg-Sn系合金中加入廉價的Zn、Al和Cu之后，不僅對調(diào)控合金的時效析出組織有較為顯著的作用，通過調(diào)控Zn

2、/Al質(zhì)量百分比比，還會形成一種納米準(zhǔn)晶相(Mg-Zn-Al，Ⅰ-phase)，對鎂合金產(chǎn)生很好的強化效果。
　　本文采用常規(guī)鑄造方法制備出Mg-8Sn-1Zn-xAl(x=1，2，3wt.％)合金、Mg-8Sn-1Zn-1Al-xCu(x=0,1,1.5,2.0wt.％)合金和Mg-8Sn-xZn-2Al(x=4,5,6wt.％)合金，利用金相分析(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能量色散譜儀(EDS)和投射電

3、鏡(TEM)對合金的顯微組織和相組成進行了分析;利用硬度測試儀和電子材料試驗機測試了合金的力學(xué)性能。研究結(jié)果表明:
　　(1) Mg-8Sn-1Al-1Zn(TZA811)合金主要由α-Mg和半連續(xù)網(wǎng)狀的Mg2Sn相組成，凝固范圍為92℃，二次枝晶間距為35.1μm。合金表現(xiàn)出明顯的壓痕尺寸效應(yīng)(indentation size effect，ISE)。當(dāng)合金中的Al含量增加為2 wt.％和3wt.％時，鎂基體中形成了孤島狀新相M

4、gx(ZnAl)1-x相;再者，隨著Al含量的增加，Mg2Sn相的形貌逐漸從半連續(xù)網(wǎng)狀向彌散分布的顆粒狀轉(zhuǎn)變，合金的二次枝晶間距也先減少到24.5μm(TAZ821)后略又增加到29.4μm(TAZ831)，合金的顯微硬度也逐漸增大。
　　(2)當(dāng)在Mg-8Sn-1Zn-1Al-xCu(x=0，1，1.5，2.0wt.％)合金中添加Cu后，合金中形成了兩種沿晶界分布的新相AlMgCu相和Cu3Sn相，隨著Cu含量的增多，合金的二次

5、枝晶間距逐漸由35.1μm減少到24.3μm。拉伸試驗結(jié)果表明，Cu含量為1.0 wt.％和1.5 wt.％時，合金的屈服強度和韌性優(yōu)于不含Cu的合金，含量為1.5 wt.％的合金表現(xiàn)出最好的綜合機械性能，這主要是由于合金中第二相和晶界強化的作用。而Mg-8Sn-1Zn-1Al-2Cu合金抗拉強度和伸長率的降低主要是因為連續(xù)的AlMgCu相的出現(xiàn)以及Mg2Sn相粗大化的結(jié)果。
　　(3) TZA862合金中出現(xiàn)了Mg-Zn-Al準(zhǔn)