原位自生Mg 2 Si p /Mg-Zn复合材料的组织细化机理及性能研究
发布时间：2020-12-25 20:06
轻质高强镁基材料被广泛应用于急需减重减振的汽车、航空、航天等领域中,原位自生高体积Mg2Si增强的镁基复合材料是研究方向之一。本论文以原位自生Mg2Sip/Mg-Zn复合材料为研究对象,以提高复合材料的力学及耐磨耐蚀性能为目标,通过加入稀土元素Y或碱土元素Sr并利用搅拌摩擦加工（FSP）细化复合材料中的Mg2Si增强相,制备Mg2Si相细小均匀且性能优异的复合材料,采用OM、EDS、XRD、SEM、电化学工作站以及高温摩擦磨损试验机等多种现代分析测试手段,并结合VASP第一性原理计算,探讨加入Y或Sr元素对复合材料中初生树枝和共晶汉字状转变为细小颗粒增强相的影响规律,揭示添加元素对Mg2Si晶体生长过程的作用机理,研究Sr或Y元素及FSP对自生复合材料的力学性能以及耐磨耐蚀性能的影响规律,揭示Sr或Y元素对复合材料性能的作用机理、搅拌摩擦加工细化分散机理和材料的耐磨损机制。适量Y和Sr均能较大幅度改善Mg-Zn-Si合金中的初生和共晶Mg2
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金
1.2 镁基复合材料的体系与制备研究
1.2.1 镁基复合材料研究进展
1.2.2 镁基复合材料力学性能研究
1.2.3 镁基复合材料的摩擦性能研究
1.2.4 镁基复合材料腐蚀性能研究
2Si增强镁基复合材料的研究"> 1.3 Mg2Si增强镁基复合材料的研究
2Sip/Mg基复合材料的研究"> 1.3.1 Mg2Sip/Mg基复合材料的研究
2Si增强多元基体复合材料的研究"> 1.3.2 Mg2Si增强多元基体复合材料的研究
2Si与其他增强体混杂增强镁基复合材料的研究"> 1.3.3 Mg2Si与其他增强体混杂增强镁基复合材料的研究
1.4 镁基材料中的第一性原理计算
1.5 搅拌摩擦加工制备镁基复合材料的研究进展
1.6 本论文研究的目的与意义
1.7 本论文研究的主要内容、方法与技术路线
1.7.1 本论文研究的主要内容及方法
1.7.2 本论文研究的技术路线
第二章 实验过程与研究方法
2.1 试验原料与设备
2.1.1 试验原料
2.1.2 试验设备
2.2 合金制备
2.2.1 熔前准备
2.2.2 基体合金制备
2.2.3 镁基复合材料制备
2.2.4 搅拌摩擦加工处理
2.2.5 增强相的萃取实验
2.3 表征方法
2.3.1 微观结构与成分测试
2.3.2 拉伸性能测试
2.3.3 腐蚀性能测试
2.3.4 磨损性能测试
2.4 第一性原理计算
2Sip/Mg-Zn复合材料组织及性能的影响">第三章 Y或Sr添加对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响"> 3.1 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响"> 3.1.1 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 3.1.2 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响"> 3.1.3 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响"> 3.2 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响"> 3.2.1 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 3.2.2 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响"> 3.2.3 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响
3.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn基复合材料中Mg2Si增强相的改善机理研究">第四章 Y或Sr添加对Mg2Sip/Mg-Zn基复合材料中Mg2Si增强相的改善机理研究
2Si相的改善机理"> 4.1 Y元素对初生Mg2Si相的改善机理
2Sip/Mg-Zn复合材料中初生Mg2Si的形貌分析"> 4.1.1 Mg2Sip/Mg-Zn复合材料中初生Mg2Si的形貌分析
2Si的晶体形貌分析"> 4.1.2 Y元素添加后复合材料中初生Mg2Si的晶体形貌分析
2Si相的第一性原理分析"> 4.1.3 添加Y元素后Mg2Si相的第一性原理分析
2Si相的改善机理"> 4.2 Sr元素对初生Mg2Si相的改善机理
2Si的晶体形貌分析"> 4.2.1 Sr元素添加后复合材料中初生Mg2Si的晶体形貌分析
2Si相的第一性原理分析"> 4.2.2 添加Sr元素后Mg2Si相的第一性原理分析
4.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料显微组织及力学性能的影响">第五章 搅拌摩擦加工对Y/Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料显微组织及力学性能的影响
5.1 FSP对0.5%Y添加复合材料显微组织及力学性能的影响
2Si相的细化影响"> 5.1.1 FSP对0.5%Y添加复合材料中Mg2Si相的细化影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 5.1.2 FSP对0.5%Y添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
5.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料显微组织及力学性能的影响
2Si相的细化影响"> 5.2.1 FSP对0.5%Sr添加复合材料中Mg2Si相的细化影响
5.2.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料力学性能的影响
5.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料耐蚀性能的影响">第六章 FSP对Y/Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料耐蚀性能的影响
6.1 FSP对0.5%Y添加复合材料的耐蚀性能的影响
6.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料的耐蚀性能的影响
6.3 FSP对复合材料腐蚀性能的影响机理
6.4 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料耐磨性能的影响">第七章 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料耐磨性能的影响
7.1 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加复合材料的室温耐磨性能的影响
7.1.1 FSP对0.5%Y添加复合材料室温耐磨性能的影响
7.1.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料室温磨损性能的影响
7.2 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加复合材料的高温耐磨性能的影响
7.2.1 FSP对含0.5%Y复合材料高温耐磨性能的影响
7.2.2 FSP对含0.5%Sr复合材料高温磨损性能的影响
7.3 本章小结
第八章 结论、创新点与展望
8.1 结论
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and mechanical properties of Mg-4.0Zn alloy reinforced by NiO-coated CNTs[J]. Qiuhong Yuan,Xiaoshu Zeng,Yanchun Wang,Lan Luo,Yan Ding,Dejiang Li,Yong Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[2]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[3]第一性原理在镁合金研究中的应用现状[J]. 吴菊英,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2012(21)
[4]Mg-Li合金界面结构及合金化效应的第一性原理研究[J]. 韩培德,白晋纲,李洪飞,张彩丽,许并社. 太原理工大学学报. 2012(03)
[5]Al2Sr和Mg2sr相结构稳定性与弹性性能的第一原理计算[J]. 周惦武,刘金水,徐少华,彭平. 金属学报. 2011(10)
[6]轻量化材料镁合金在汽车上的应用[J]. 赵琛,陈云霞,李中兵. 汽车工艺与材料. 2011(07)
[7]MgCO3和Sr对原位Mg2Si/AM60B复合材料的变质[J]. 申乐,陈体军,马颖,刘明伟,郝远. 特种铸造及有色合金. 2011(07)
[8]搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J]. 赵霞,柯黎明,徐卫平,刘鸽平. 复合材料学报. 2011(02)
[9]搅拌摩擦加工研究进展及前景展望[J]. 黄春平,柯黎明,邢丽,刘鸽平. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[10]采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析[J]. 刘鹏,史清宇,霍玉双,张元彬,李阳. 焊接学报. 2010(11)
博士论文
[1]基于搅拌摩擦焊技术的TC4钛合金表面改性研究[D]. 李博.南京航空航天大学 2014
[2]镁合金中α-Mg、Mg2Si相的异质形核机制与相关中间合金研究[D]. 潘义川.山东大学 2006
硕士论文
[1]P对Mg-Si-Sn系合金中Mg2Si的变质[D]. 姜丽丽.吉林大学 2009
本文编号：2938307
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 镁及镁合金
1.2 镁基复合材料的体系与制备研究
1.2.1 镁基复合材料研究进展
1.2.2 镁基复合材料力学性能研究
1.2.3 镁基复合材料的摩擦性能研究
1.2.4 镁基复合材料腐蚀性能研究
2Si增强镁基复合材料的研究"> 1.3 Mg2Si增强镁基复合材料的研究
2Sip/Mg基复合材料的研究"> 1.3.1 Mg2Sip/Mg基复合材料的研究
2Si增强多元基体复合材料的研究"> 1.3.2 Mg2Si增强多元基体复合材料的研究
2Si与其他增强体混杂增强镁基复合材料的研究"> 1.3.3 Mg2Si与其他增强体混杂增强镁基复合材料的研究
1.4 镁基材料中的第一性原理计算
1.5 搅拌摩擦加工制备镁基复合材料的研究进展
1.6 本论文研究的目的与意义
1.7 本论文研究的主要内容、方法与技术路线
1.7.1 本论文研究的主要内容及方法
1.7.2 本论文研究的技术路线
第二章 实验过程与研究方法
2.1 试验原料与设备
2.1.1 试验原料
2.1.2 试验设备
2.2 合金制备
2.2.1 熔前准备
2.2.2 基体合金制备
2.2.3 镁基复合材料制备
2.2.4 搅拌摩擦加工处理
2.2.5 增强相的萃取实验
2.3 表征方法
2.3.1 微观结构与成分测试
2.3.2 拉伸性能测试
2.3.3 腐蚀性能测试
2.3.4 磨损性能测试
2.4 第一性原理计算
2Sip/Mg-Zn复合材料组织及性能的影响">第三章 Y或Sr添加对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响"> 3.1 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响"> 3.1.1 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 3.1.2 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响"> 3.1.3 Y对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响"> 3.2 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织及性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响"> 3.2.1 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料微观组织的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 3.2.2 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响"> 3.2.3 Sr对Mg2Sip/Mg-Zn复合材料腐蚀性能的影响
3.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn基复合材料中Mg2Si增强相的改善机理研究">第四章 Y或Sr添加对Mg2Sip/Mg-Zn基复合材料中Mg2Si增强相的改善机理研究
2Si相的改善机理"> 4.1 Y元素对初生Mg2Si相的改善机理
2Sip/Mg-Zn复合材料中初生Mg2Si的形貌分析"> 4.1.1 Mg2Sip/Mg-Zn复合材料中初生Mg2Si的形貌分析
2Si的晶体形貌分析"> 4.1.2 Y元素添加后复合材料中初生Mg2Si的晶体形貌分析
2Si相的第一性原理分析"> 4.1.3 添加Y元素后Mg2Si相的第一性原理分析
2Si相的改善机理"> 4.2 Sr元素对初生Mg2Si相的改善机理
2Si的晶体形貌分析"> 4.2.1 Sr元素添加后复合材料中初生Mg2Si的晶体形貌分析
2Si相的第一性原理分析"> 4.2.2 添加Sr元素后Mg2Si相的第一性原理分析
4.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料显微组织及力学性能的影响">第五章 搅拌摩擦加工对Y/Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料显微组织及力学性能的影响
5.1 FSP对0.5%Y添加复合材料显微组织及力学性能的影响
2Si相的细化影响"> 5.1.1 FSP对0.5%Y添加复合材料中Mg2Si相的细化影响
2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响"> 5.1.2 FSP对0.5%Y添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料力学性能的影响
5.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料显微组织及力学性能的影响
2Si相的细化影响"> 5.2.1 FSP对0.5%Sr添加复合材料中Mg2Si相的细化影响
5.2.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料力学性能的影响
5.3 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料耐蚀性能的影响">第六章 FSP对Y/Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料耐蚀性能的影响
6.1 FSP对0.5%Y添加复合材料的耐蚀性能的影响
6.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料的耐蚀性能的影响
6.3 FSP对复合材料腐蚀性能的影响机理
6.4 本章小结
2Sip/Mg-Zn复合材料耐磨性能的影响">第七章 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加Mg2Sip/Mg-Zn复合材料耐磨性能的影响
7.1 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加复合材料的室温耐磨性能的影响
7.1.1 FSP对0.5%Y添加复合材料室温耐磨性能的影响
7.1.2 FSP对0.5%Sr添加复合材料室温磨损性能的影响
7.2 FSP对0.5%Y或0.5%Sr添加复合材料的高温耐磨性能的影响
7.2.1 FSP对含0.5%Y复合材料高温耐磨性能的影响
7.2.2 FSP对含0.5%Sr复合材料高温磨损性能的影响
7.3 本章小结
第八章 结论、创新点与展望
8.1 结论
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and mechanical properties of Mg-4.0Zn alloy reinforced by NiO-coated CNTs[J]. Qiuhong Yuan,Xiaoshu Zeng,Yanchun Wang,Lan Luo,Yan Ding,Dejiang Li,Yong Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[2]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[3]第一性原理在镁合金研究中的应用现状[J]. 吴菊英,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2012(21)
[4]Mg-Li合金界面结构及合金化效应的第一性原理研究[J]. 韩培德,白晋纲,李洪飞,张彩丽,许并社. 太原理工大学学报. 2012(03)
[5]Al2Sr和Mg2sr相结构稳定性与弹性性能的第一原理计算[J]. 周惦武,刘金水,徐少华,彭平. 金属学报. 2011(10)
[6]轻量化材料镁合金在汽车上的应用[J]. 赵琛,陈云霞,李中兵. 汽车工艺与材料. 2011(07)
[7]MgCO3和Sr对原位Mg2Si/AM60B复合材料的变质[J]. 申乐,陈体军,马颖,刘明伟,郝远. 特种铸造及有色合金. 2011(07)
[8]搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J]. 赵霞,柯黎明,徐卫平,刘鸽平. 复合材料学报. 2011(02)
[9]搅拌摩擦加工研究进展及前景展望[J]. 黄春平,柯黎明,邢丽,刘鸽平. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[10]采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析[J]. 刘鹏,史清宇,霍玉双,张元彬,李阳. 焊接学报. 2010(11)
博士论文
[1]基于搅拌摩擦焊技术的TC4钛合金表面改性研究[D]. 李博.南京航空航天大学 2014
[2]镁合金中α-Mg、Mg2Si相的异质形核机制与相关中间合金研究[D]. 潘义川.山东大学 2006
硕士论文
[1]P对Mg-Si-Sn系合金中Mg2Si的变质[D]. 姜丽丽.吉林大学 2009
本文编号：2938307
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