Mg-Gd-Y-Zr耐热镁合金组织与性能研究
发布时间：2021-07-10 18:41
镁合金拥有较高的比强度、良好的阻尼减震性能、良好的导热性、良好的静电屏蔽性和较低的密度等优点,作为当前最轻的、绿色的金属材料。在航空航天、汽车、医疗器械、3C等领域有着良好的的应用前景。然而,但由于其耐腐蚀性能和耐高温性能差,很大程度上限制了镁合金在高温和有腐蚀的环境下的应用。因此,开发研究耐热镁合金已经成为研究热点。合金化、细晶强化、第二相强化、形变强化等方式能够提高镁合金的综合性能;另外离心铸造成型工艺也能改善组织,从而提高合金的耐热性能。基于此,设计构建Mg-10Gd-2.5Y-0.1Zr合金,采用常规铸态和离心铸造方法制备了铸态Mg-10Gd-2.5Y-0.1Zr镁合金,并对铸态合金进行热轧变形。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、EDS能谱仪对铸态、轧制态试验合金的微观组织及相组成进行了观察与分析;对合金不同温度下的力学性能进行了测试。主要研究工作与成果如下:（1）系统分析了常规铸态和离心铸态Mg-10Gd-2.5Y-0.1Zr合金的微观组织。铸态Mg-10Gd-2.5Y-0.1Zr合金主要由基体相α-Mg相、Mg24
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯镁的晶格结构：(a)原子位置(b)主要晶面(c)主要晶向Fig1.1Crystallatticestructureofpuremagnesium：(a)Atomicposition；
重庆大学硕士学位论文2合金试样制备及实验方法122合金试样制备及实验方法2.1实验工艺流程图2.1实验工艺流程图Fig2.1Experimentalprocessdiagram2.2合金成分的设计由于纯镁的腐蚀性能和力学性能不佳，一般不会在工业中作直接使用，会向合金中加入一些元素。本文通过在纯镁中加入Gd、Y、Zr元素对镁进行合金化处理，以提高合金的腐蚀性能和综合力学性能。如下是对各种元素含量占比的确定进行了探讨。①Gd含量的设定稀土Gd元素能够改善充型能力、细化晶粒和提高抗蠕变性能，能与镁形成高熔点的第二相。一些学者已经报道了Mg-Gd-Y系列合金中，Gd的含量在8到12之间综合性能较好。因此本实验选择Gd的质量占比为10%。②Y含量的设定稀土Y也能增强镁合金的高温耐热性能，也能改善充型能力和细化晶粒，而且还能与Mg、Gd形成第二相。一些学者已经报道了在Mg-10Gd合金系列中加入
重庆大学硕士学位论文2合金试样制备及实验方法14高温服装、防毒口罩、耐热手套、头盔及灭火毯等。③熔炼环境由于镁合金较活泼，与空气接触易发生氧化反应，会导致合金烧损，从而造成设计成分的偏离，不利于我们的研究，因此在熔炼过程中通入保护气体。为了保证合金的纯度、力学性能以及熔炼过程的安全。④熔炼工艺流程由于镁锭和Mg-30Zr，Mg-30Gd，Mg-30Y中间合金放在空气中，会与氧反应在表面生成氧化物，会影响合金的纯度，所以熔炼前先用240目的砂纸将其表面的氧化皮打磨掉，然后计算Mg元素及Mg-30Zr、Mg-30Y、Mg-30Gd中间合金的质量，并将其称取出来。然后将打磨好、称量好的镁锭和中间合金放进石墨坩埚，然后放进加热到300℃炉中，出去湿气，再将温度升到720℃。在此过程中要持续通入保护气体以防止氧化，当镁锭和中间合金的完全熔化，再保温12分钟。当时间到达时，打开熔炼炉，对熔体表面进行多次打渣，但速度要快，以防止再次氧化，及浇注过程中熔渣倒入型腔中，影响合金的组织和性能。将熔炼炉温度下降到680℃，保温10分钟,然后进行浇注。合金的整个熔炼过程如图2.2所示。图2.2镁合金熔炼过程图Fig.2.2Smeltingprocessdiagramofmagnesiumalloy
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gd含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金组织与性能的影响[J]. 任静,庞松,刘辰,杜喜旺,任政,徐永东,朱秀荣,吴国华. 特种铸造及有色合金. 2018(08)
[2]铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能[J]. 孟波波,李全安,张兴渊,陈晓亚,李志涛. 材料热处理学报. 2018(05)
[3]高性能镁合金凝固组织控制研究现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 金属学报. 2018(05)
[4]离心铸造原位TiAlSi/Al-Si复合材料的组织与性能研究[J]. 林雪冬,黄笑宇,孙建. 铸造. 2018(04)
[5]离心铸造双金属复合管内层组织及力学性能[J]. 顾剑峰,杜学铭,张勃,李佳琪. 特种铸造及有色合金. 2018(03)
[6]离心铸造半钢辊环颗粒增强材料研究[J]. 韩建宁,胡兵,胡志刚. 铸造技术. 2018(01)
[7]高性能铸造稀土镁合金的发展[J]. 陈巧旺,汤爱涛,许婷熠,王玉容,叶俊华,潘复生. 材料导报. 2016(17)
[8]稀土元素对镁合金组织结构与性能影响的研究进展[J]. 胡文鑫,杨正华,陈国华,曹永存. 稀土. 2014(05)
[9]铸态Mg-Sn-Al-Zn合金组织和力学性能[J]. 田树科,郭学锋. 热加工工艺. 2014(04)
[10]镁合金的塑性变形与强化机理[J]. 郭学锋,杨文朋,任昉,延双鹤. 热加工工艺. 2012(24)
硕士论文
[1]变形对Mg-Sn-Zn合金显微组织和力学性能的影响[D]. 方丹.重庆大学 2016
[2]Al对双相Mg-Li合金组织及性能的影响研究[D]. 颜磊.重庆大学 2016
[3]挤压、轧制变形对高强度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金组织性能的影响研究[D]. 黄秀洪.重庆大学 2015
[4]离心铸造ZW61和AZ91镁合金的组织及力学性能[D]. 王晓佳.沈阳理工大学 2012
[5]Mg-4Al-RE-Ca-Si耐热镁合金的组织与性能[D]. 黄德明.四川大学 2006
本文编号：3276458
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯镁的晶格结构：(a)原子位置(b)主要晶面(c)主要晶向Fig1.1Crystallatticestructureofpuremagnesium：(a)Atomicposition；
重庆大学硕士学位论文2合金试样制备及实验方法122合金试样制备及实验方法2.1实验工艺流程图2.1实验工艺流程图Fig2.1Experimentalprocessdiagram2.2合金成分的设计由于纯镁的腐蚀性能和力学性能不佳，一般不会在工业中作直接使用，会向合金中加入一些元素。本文通过在纯镁中加入Gd、Y、Zr元素对镁进行合金化处理，以提高合金的腐蚀性能和综合力学性能。如下是对各种元素含量占比的确定进行了探讨。①Gd含量的设定稀土Gd元素能够改善充型能力、细化晶粒和提高抗蠕变性能，能与镁形成高熔点的第二相。一些学者已经报道了Mg-Gd-Y系列合金中，Gd的含量在8到12之间综合性能较好。因此本实验选择Gd的质量占比为10%。②Y含量的设定稀土Y也能增强镁合金的高温耐热性能，也能改善充型能力和细化晶粒，而且还能与Mg、Gd形成第二相。一些学者已经报道了在Mg-10Gd合金系列中加入
重庆大学硕士学位论文2合金试样制备及实验方法14高温服装、防毒口罩、耐热手套、头盔及灭火毯等。③熔炼环境由于镁合金较活泼，与空气接触易发生氧化反应，会导致合金烧损，从而造成设计成分的偏离，不利于我们的研究，因此在熔炼过程中通入保护气体。为了保证合金的纯度、力学性能以及熔炼过程的安全。④熔炼工艺流程由于镁锭和Mg-30Zr，Mg-30Gd，Mg-30Y中间合金放在空气中，会与氧反应在表面生成氧化物，会影响合金的纯度，所以熔炼前先用240目的砂纸将其表面的氧化皮打磨掉，然后计算Mg元素及Mg-30Zr、Mg-30Y、Mg-30Gd中间合金的质量，并将其称取出来。然后将打磨好、称量好的镁锭和中间合金放进石墨坩埚，然后放进加热到300℃炉中，出去湿气，再将温度升到720℃。在此过程中要持续通入保护气体以防止氧化，当镁锭和中间合金的完全熔化，再保温12分钟。当时间到达时，打开熔炼炉，对熔体表面进行多次打渣，但速度要快，以防止再次氧化，及浇注过程中熔渣倒入型腔中，影响合金的组织和性能。将熔炼炉温度下降到680℃，保温10分钟,然后进行浇注。合金的整个熔炼过程如图2.2所示。图2.2镁合金熔炼过程图Fig.2.2Smeltingprocessdiagramofmagnesiumalloy
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gd含量对砂型铸造Mg-Gd-Y合金组织与性能的影响[J]. 任静,庞松,刘辰,杜喜旺,任政,徐永东,朱秀荣,吴国华. 特种铸造及有色合金. 2018(08)
[2]铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能[J]. 孟波波,李全安,张兴渊,陈晓亚,李志涛. 材料热处理学报. 2018(05)
[3]高性能镁合金凝固组织控制研究现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 金属学报. 2018(05)
[4]离心铸造原位TiAlSi/Al-Si复合材料的组织与性能研究[J]. 林雪冬,黄笑宇,孙建. 铸造. 2018(04)
[5]离心铸造双金属复合管内层组织及力学性能[J]. 顾剑峰,杜学铭,张勃,李佳琪. 特种铸造及有色合金. 2018(03)
[6]离心铸造半钢辊环颗粒增强材料研究[J]. 韩建宁,胡兵,胡志刚. 铸造技术. 2018(01)
[7]高性能铸造稀土镁合金的发展[J]. 陈巧旺,汤爱涛,许婷熠,王玉容,叶俊华,潘复生. 材料导报. 2016(17)
[8]稀土元素对镁合金组织结构与性能影响的研究进展[J]. 胡文鑫,杨正华,陈国华,曹永存. 稀土. 2014(05)
[9]铸态Mg-Sn-Al-Zn合金组织和力学性能[J]. 田树科,郭学锋. 热加工工艺. 2014(04)
[10]镁合金的塑性变形与强化机理[J]. 郭学锋,杨文朋,任昉,延双鹤. 热加工工艺. 2012(24)
硕士论文
[1]变形对Mg-Sn-Zn合金显微组织和力学性能的影响[D]. 方丹.重庆大学 2016
[2]Al对双相Mg-Li合金组织及性能的影响研究[D]. 颜磊.重庆大学 2016
[3]挤压、轧制变形对高强度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金组织性能的影响研究[D]. 黄秀洪.重庆大学 2015
[4]离心铸造ZW61和AZ91镁合金的组织及力学性能[D]. 王晓佳.沈阳理工大学 2012
[5]Mg-4Al-RE-Ca-Si耐热镁合金的组织与性能[D]. 黄德明.四川大学 2006
本文编号：3276458
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