微量元素对Mg-Sn系合金时效双峰行为的作用机制

基本信息
批准号:51301074
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘国军
学科分类:
依托单位:吉林大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐虹,张磊,罗丹,陈超,王邦勇,戚文
关键词:
Mg2Sn形核微量元素时效析出时效双峰行为
结项摘要

Double-peaking aging behavior is an important method to improve the properties of magnesium alloys at high temperature. The effect of microelements on the double-peaking aging of magnesium alloys is seldom. Recently, we found that there is a character of double-peaking aging appeared on the Mg-Sn alloys of treatment by T6, however, the corresponding mechanism of formation is not clear. Therefore, the project begins from this and the mechanism of formation for double-peaking aging will be affirmed by studying the precipitations behaviors (nuclei, growth, coarsening) and precipitations characters (size, distribution, morphology and orientation relationships) of Mg-Sn alloys at different aging stages completely using the morden analysis methods such as HRTEM and SAED and so on. Then, alloyed Mg-Sn system double-peaking alloys are selected, the effects of microelements (Zn, Y, Ca)on the double-peaking aging behaviors will be studied; the mechanism of action of microelements on the precipitations behaviors,characters,double-peaking aging behaviors and microstructure of alloys will be explored; last, with the estmation of mechanical properties, the formation mechanism of double-peaking aging of Mg-Sn alloy will be affirmed and the action mechanism of microelements on the double-peaking aging behaviors of Mg-Sn system alloys will be explained in order to afford a new clue for research and development of magnesium alloys served at high temperature.

时效双峰行为是改善镁合金高温使用性能的重要手段。微量元素对镁合金时效双峰行为的影响报道较少。最近,我们发现经T6处理的Mg-Sn合金具有时效双峰特征,但其形成机理尚不清楚。本研究以此为切入点,通过HRTEM、SAED等现代材料研究方法全方位探索其沉淀相的析出动力学(形核、长大、析出序列)规律与沉淀相特征(形态、尺寸、数量、分布、位相关系、界面结构等)的演化规律;进而以合金化的Mg-Sn系双峰合金为研究对象,研究微量元素(Zn、Y、Ca等)对双峰合金时效析出行为、沉淀相特征变化、时效双峰行为和微观组织演化的影响规律;结合力学性能评价,阐明Mg-Sn合金时效双峰形成的本质原因,揭示微量元素对Mg-Sn系双峰合金的时效双峰行为的作用机制,为研发新型高温服役镁合金提供一个新的线索。

项目摘要

Mg-Sn合金是一种可沉淀强化的镁合金,项目通过采用添加合金化元素Zn及热处理工艺等手段调控Mg-Sn合金的时效析出行为,并利用现代研究方法获得了不同时效阶段的沉淀相β特征,结合拉伸性能测试,重点揭示了少量Zn对Mg-Sn合金析出行为、微观组织和力学性能的影响规律。研究发现,T6处理的Mg-Sn-(Zn)合金均表现出时效双峰特征,第一个时效峰值主要是非连续析出β相的硬化效果,时效谷主要是非连续析出β相粗化的结果,第二个时效峰值主要是晶内连续析出β相的结果。与Mg-Sn二元合金相比,1.0 wt % Zn的添加使其时效峰值硬度提高约14HV,同时其室温抗拉强度、屈服强度分别提高22.4%和52%,延伸率略有下降。通过添加少量的Ca和Y,T6处理Mg-Sn-Ca和Mg-Sn-Y合金时效硬化曲线并未表现出明显的时效双峰特征,其原因在于其合金凝固时在晶界处形成的高熔点的MgSnCa/Y相在固溶处理时很难固溶入基体,减弱了合金的时效硬化能力和沉淀强化效果。.基于以上,进一步研究了Al、Zn共掺对Mg-Sn合金时效行为的影响,获得了一种高强度铸造Mg-Al-Sn-Zn镁合金,其室温屈服强度达到166MPa,抗拉强度达到287MPa,延伸率为7.9%,重点揭示了Zn含量对合金组织、时效硬度与拉伸性能的影响规律与作用机制,该合金的强化效果得益于连续与非连续析出的β与γ相,其中非连续析出的γ相起主要强化作用,其与母相的位向关系为Burgers OR。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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