【摘 要】
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镁合金凭借其密度低、比强度高、铸造性能好等一系列优点,在航空航天、汽车、3C等领域得到了较为广泛的应用。但绝对强度低、生产成本高、耐蚀性差等缺点也极大地限制了其在工业生产中的应用。近年来,开发新型低成本高性能镁合金引起了广泛关注。我们课题组之前研究了Mg-6Zn-4Sn-1Mn（ZTM641）合金,研究发现该合金是一种极具性能提升潜力的合金。本文基于之前的研究成果,结合前期大量调研,选取Ca元素和
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镁合金凭借其密度低、比强度高、铸造性能好等一系列优点,在航空航天、汽车、3C等领域得到了较为广泛的应用。但绝对强度低、生产成本高、耐蚀性差等缺点也极大地限制了其在工业生产中的应用。近年来,开发新型低成本高性能镁合金引起了广泛关注。我们课题组之前研究了Mg-6Zn-4Sn-1Mn（ZTM641）合金,研究发现该合金是一种极具性能提升潜力的合金。本文基于之前的研究成果,结合前期大量调研,选取Ca元素和Al元素作为合金元素,将其分别添加到ZTM641合金中,以期通过合金化手段,研发出一种新型的高强高塑耐热变形镁合金。主要研究内容及结论如下:（1）ZTM641-xCa（x=0,0.2,0.5,1,2）合金和ZTM641-0.2Ca-x Al（x=0,0.5,1,2）合金的物相组成:ZTM641-xCa合金的物相组成主要为α-Mg、Mg2Sn、Mg7Zn3、Mg Zn、α-Mn、Ca Mg Sn、Mg Zn2、Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3等相,ZTM641-0.2Ca-x Al合金的物相组成主要为α-Mg、Mg2Sn、Mg7Zn3、Mg Zn、α-Mn、Ca Mg Sn、Al Mn和Mg32（Al,Zn）49等相。其中,铸态和均匀化态合金均不含有Mg Zn2相,固溶态和时效态合金中均不含Mg7Zn3和Mg Zn相。（2）ZTM641-xCa（x=0,0.2,0.5,1,2）合金和ZTM641-0.2Ca-x Al（x=0,0.5,1,2）合金的组织形貌:Ca元素使得合金晶粒尺寸减小,且合金中Ca Mg Sn相的形貌随着Ca含量的增加由点状,逐步转变为针状、板条状和棒状。Al元素添加至ZTM641-0.2Ca合金中,也具有一定的细化晶粒作用,且Al元素主要与合金中的Mn元素结合,生成了角块状的Al Mn相。（3）ZTM641-xCa（x=0,0.2,0.5,1,2）合金和ZTM641-0.2Ca-x Al（x=0,0.5,1,2）合金的室温力学性能:少量的Ca能够明显提高ZTM641合金性能,其中,双级时效态ZTM641-0.2Ca合金具有最高的强度,其UTS和YS分别为407 MPa和392 MPa。较高含量的Al元素可以提高ZTM641-0.2Ca合金的延伸率,其中,双级时效态ZTM641-0.2Ca-2Al合金具有最高的延伸率,为13.2%。（4）ZTM641-xCa（x=0,0.2,0.5,1,2）合金和ZTM641-0.2Ca-x Al（x=0,0.5,1,2）合金的高温（150°C和200°C）力学性能:高含量的Ca元素能够明显提高挤压态ZTM641合金的高温力学性能,其中挤压态ZTM641-2Ca合金具有最佳的综合性能。同样的,高含量的Al元素可以提高挤压态ZTM641-0.2Ca合金的高温强度,其中挤压态ZTM641-0.2Ca-2Al合金具有最佳的综合性能。
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