Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金热压缩组织分析及LPSO相演变研究

发布时间：2017-10-31 07:33

  本文关键词：Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金热压缩组织分析及LPSO相演变研究

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【摘要】：稀土镁合金在兼具传统镁合金优点的同时,还具有高强耐热的特点,在汽车、电子3C及航天航空等领域得到了广泛应用。Mg-RE-X系合金中特殊的LPSO相能够显著提高合金强度,改善合金塑性,提高合金的综合力学性能。研究合金在塑性变形过程中,合金组织的变化及LPSO相在不同变形条件下形态、分布及变形方式的演变规律,能够为合金塑性变形成形工艺的制定提供重要的理论基础。本文用Gleeeble 3500热模拟机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金在不同的变形速率和变形温度下进行了热压缩实验。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)、以及XRD等研究手段等对合金组织进行显微观察、物相及成分组成分析,并对合金组织中LPSO相的演变规律进行讨论、分析及总结。均匀化及热压缩后的合金试样中,其物相组成包含α-Mg基体晶粒,分布于晶界处的共晶组织α-Mg/β相Mg24Y5,分布于晶粒内具有LPSO结构的第二相Mg12ZnY以及三元平衡相W相和I相。铸态合金试样组织中也有部分第二相Mg12ZnY的析出,但数量较少且还未生长完全。此外,热压缩后的晶粒尺寸整体随着变形温度的升高而增加,随着应变速率的增加略有增加。不同的试验条件下,合金组织中的LPSO相大体上呈现三种形态,即晶粒内的细层片状、晶界处的杆状以及晶粒内的短棒或小块状。在各试样中都能够观察到细层片状LPSO相的析出,但在应变速率为0.01s-1,变形温度为450℃和500℃时,除了细层片状这种形态外,部分晶粒内的细层片状LPSO相断开彼此之间的连接,断裂分解成为短棒状或者小块状形态,这种形态的LPSO相可以对基体起到弥散强化的作用;同时,这两个状态下的合金组织中还出现了一种新形态的LPSO结构——沿晶界分布的杆状LPSO相,这种形态的LPSO相可以“短纤维增强”的强化机制对基体起到强化作用。合金在300摄氏度进行热压缩时,试样全部发生开裂,因此此合金的变形温度应选择大于300℃;在应变速率为0.01s-1,变形温度为450-500℃时,合金的组织状态最佳,此为合金进行塑性变形的最佳条件。
【关键词】：Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土镁合金 热压缩 变形温度 应变速率 金相组织 LPSO相
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1.绪论11-30
• 1.1 镁及镁合金的发展11-14
• 1.1.1 镁资源概述11-12
• 1.1.2 镁合金的应用现状12-13
• 1.1.3 镁合金的发展前景13-14
• 1.2 镁及镁合金的特点14-17
• 1.2.1 纯镁14-15
• 1.2.2 镁合金15-17
• 1.3 镁合金的强化17-21
• 1.3.1 固溶强化18-19
• 1.3.2 第二相强化19-20
• 1.3.3 细晶强化20-21
• 1.4 镁合金的塑性变形21-23
• 1.4.1 挤压21-22
• 1.4.2 锻造22-23
• 1.4.3 轧制23
• 1.5 镁-稀土合金的发展23-26
• 1.5.1 镁-稀土合金的发展现状24
• 1.5.2 镁-稀土合金的分类及特点24-26
• 1.6 稀土镁合金中的LPSO相26-29
• 1.6.1 LPSO相的结构分类26-28
• 1.6.2 LPSO相各结构之间的关系28-29
• 1.7 本课题研究意义及内容29-30
• 1.7.1 本课题研究意义29
• 1.7.2 本课题研究内容29-30
• 2.实验准备及实验方法30-37
• 2.1 实验材料30
• 2.2 热压缩实验方法30-32
• 2.3 组织及相组成分析方法32-35
• 2.3.1 金相分析（OM）32-34
• 2.3.2 扫描分析（SEM）34
• 2.3.3 X射线衍射分析（XRD）34-35
• 2.4 合金晶粒尺寸的测量35-36
• 2.5 实验数据处理36
• 2.6 本章小结36-37
• 3. Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金热变形组织分析37-51
• 3.1 前言37
• 3.2 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金铸态及均匀化处理后的组织分析37-40
• 3.3 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金热压缩变形后组织分析40-49
• 3.3.1 350℃热压缩后Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金变形组织分析40-43
• 3.3.2 400℃热压缩后Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金变形组织分析43-45
• 3.3.3 450℃热压缩后Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金变形组织分析45-47
• 3.3.4 500℃热压缩后Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金变形组织分析47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4.变形条件对合金中LPSO相的影响51-67
• 4.1 铸态及均匀化处理后合金中的LPSO相51-53
• 4.2 变形条件对LPSO相的影响53-63
• 4.2.1 变形温度对LPSO相的影响53-60
• 4.2.2 变形速率对LPSO相的影响60-63
• 4.3 热压缩后合金流变-应力应变曲线分析63-65
• 4.4 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果73-75
• 致谢75-76

【参考文献】

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1 徐春杰;田军;陈利萍;张金v，

本文编号：1121434