氢化-脱氢制备ZK60纳米晶镁合金材料及组织演化

发布时间：2017-03-27 01:03

  本文关键词：氢化-脱氢制备ZK60纳米晶镁合金材料及组织演化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入21世纪以来,汽车制造业及航空电子等领域对金属材料需求愈加强烈,镁及镁合金以其储量丰富和质量轻的特点引起了世界范围的广泛关注。然而绝对强度低、室温塑性差、抗腐蚀能力不强和化学性能活跃等特点极大地制约着其进一步的拓展应用。同时环境污染与能源损耗等全球性问题又反向促使金属材料向着质量轻综合性能强的方向发展。因此,对于镁合金的强化研究成为一个必然趋向。镁合金合金强化的措施目前已经有许多研究,包括合金元素强化、晶粒强化以及快速凝固强化等多种方法。文中所介绍的则是通过细化晶粒的方式来达到增强合金综合性能的目的。本文主要通过研究氢化温度、时间和氢压这三个因素对ZK60镁合金氢化-脱氢过程的影响,实验结果表明HDDR(hydrogenation disproportionation desorption recombination)过程中温度对氢化-脱氢程度影响最大。氢化阶段,氢压与反应时间在超过某一临界值的前提下继续增大,可以在一定程度上促进完全氢化的发生,而反应温度则必须被严格控制在某一界定值范围。脱氢阶段,完全脱氢的发生需要一定的温度及反应时间。经过实验反复验证,在本文中ZK60合金粉末可完全氢化的最佳技术参数为在350℃时,氢压2 MPa下连续保温12 h,并抽真空在350℃下保温3 h实现完全脱氢,采用该工艺可将ZK60合金粉末的晶粒由160μm细化到20 nm左右。在探究ZK60合金氢化-脱氢技术的基础上,采用XRD、OM、SEM以及TEM技术表征了氢化-脱氢前后镁合金的组织与结构的演变。通过观察相组成、晶粒大小等内部结构,研究了ZK60合金粉末氢化脱氢细化晶粒的机理,并对块体ZK60镁合金进行了氢化脱氢研究,以期深入了解氢化脱氢的过程及原理。同时与纯镁粉做对比,相同工艺条件下纯镁粉可以完全氢化,从而验证得出Zn、Zr合金元素对于ZK60镁合金氢化-脱氢作用不大的结论,因此对于ZK60合金氢化-歧化-脱氢-再复合阶段可以简化为氢化-脱氢(即HD)过程。
【关键词】：镁合金 温度 氢压 氢化-脱氢
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 镁合金概述10-16
• 1.1.1 镁合金的应用10-12
• 1.1.2 镁合金的分类12-13
• 1.1.3 ZK60镁合金特点13-16
• 1.2 镁合金晶粒细化概述16-20
• 1.2.1 金属合金化16-17
• 1.2.2 剧烈塑性变形17-18
• 1.2.3 氢化-脱氢细化晶粒18-20
• 1.3 课题的目的和意义20
• 1.4 本课题的研究内容20-22
• 第二章 实验材料与设备及研究方法22-30
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验设备22-24
• 2.3 实验过程24-27
• 2.4 试验方法及测试手段27-30
• 2.4.1 实验方法27
• 2.4.2 光镜(OM)分析27-28
• 2.4.3 X射线衍射(XRD)分析28
• 2.4.4 扫描电镜(SEM)分析28
• 2.4.5 透射电镜(TEM)分析28-30
• 第三章 ZK60镁合金粉末氢化脱氢过程30-38
• 3.1 氢化脱氢过程影响因子30
• 3.2 氢化过程实验设定30-34
• 3.2.2 氢压与氢化时间对氢化过程的影响32-34
• 3.3 脱氢过程实验设定34-36
• 3.3.1 脱氢过程影响因子分析35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 ZK60镁合金块体氢化脱氢过程38-44
• 4.1 块体氢化实验38-42
• 4.2 块体脱氢实验42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第五章 ZK60镁合金组织演变和细化机理分析44-50
• 5.1 氢化-脱氢过程中组织演变44-47
• 5.2 ZK60镁合金氢化脱氢过程47-48
• 5.3 ZK60氢化脱氢细化机理分析48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-60
• 致谢60-62
• 攻读硕士期间研究成果62

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