Mg-8.20Gd-4.48Y-3.34Zn-0.36Zr合金半固态坯料制备及触变成形研究
发布时间：2021-11-04 16:40
本文采用RAP法制备合金的半固态坯料,在多道次热模拟试验机上进行了Mg-8.20Gd-4.48Y-3.34Zn-0.36Zr合金的二次重熔和热压缩实验;随后在不同的成形参数（成形温度、成形载荷）下对合金进行了触变成形实验。使用EDS和X衍射仪（XRD）分析不同温度下合金坯料的微观组成成分及含量;借助扫描电镜（SEM）和显微镜（OM）观察了二次重熔参数（加热温度、加热速率、等温保温时间）下半固态浆料、热压缩后试样以及触变成形杯形件各区域的微观组织;并对触变成形试样进行硬度测试分析,研究不同参数（成形温度、成形载荷）下触变成形拉伸件的断口形貌,同时配以金相显微镜（OM）进行断口组织分析。深入研究了合金制件的力学性能与半固态触变成形条件,制件的微观组织三者之间的相互影响规律。研究结果表明受二次重熔参数（加热温度、加热速率、等温保温时间）的影响,合金在重热过程中发生了共晶化合物的溶解和部分熔融;元素的动态分布和相转移在随后的快冷过程中发生了。另一方面随着加热温度的升高,合金中的成分由a-Mg、Mg5（RE,Zn）和Mg12（RE,Zn）共晶化合物演变...
【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】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半固态成形分类图解[31]
1绪论7和镁合金半固态触变成形。其流变成形是利用SIMA、RAP等方法制备镁合金半固态浆料，并对该半固态浆料进行保温处理，随后直接将其送往成形设备进行铸造或者锻造成形，如图1.2a所示。镁合金半固态触变成形也是利用各种半固态浆料制备方法来获得带有均匀细孝球状微观组织的坯料，再按需要将坯料分切成一定的大小，随后把这种切分的半固态坯料重新加热至该材料的固液相温度之间，立即将此时得到的半固态坯料运往成形设备上进行铸造或锻造成形[6]，得到所需尺寸形状的零件，如图1.2b所示。在日常研究和生产中，由于镁合金的半固态流变成形对半固态浆料的保存和运输有着很高的要求，而一般的工业生产很难达到这种技术要求，这使得镁合金的半固态触变成形技术显得容易实现产业化，其应用相对更广。图1.2镁合金半固态成形工艺路线及示意图Fig.1.2Semi-solidformingprocessrouteandschematicdiagramofMgalloy1.6镁合金半固态成形的关键1.6.1非枝晶坯料的制备镁合金的半固态成形技术，无论采取哪种成形技术，其前提都是要制得半固态金属坯料带有均匀、细小的球状非枝晶组织，因此获得良好微观组织的半固态坯料，是半固态成形技术关键。目前，对于镁合金半固态成形非枝晶坯料的制备方法主要有：半固态等温转变法（SSTT）、近液相线模锻法（NLF）、电磁搅拌法（MHD）、机械搅拌法（MS）、应变诱导熔化激活法（SIMA）和再结晶重熔法(RAP)等。几种常见的半固态制坯方法有：①半固态等温转变法半固态等温转变法是20世纪90年代中期发明的一种方法[43]。其制备浆料的
重庆大学硕士学位论文8原理是在合金熔融状态时加入变质元素，然后把铸造后的锭坯重新加热到固液相之间进行等温保温处理，最终获得具有触变成形的非枝晶组织。该方法需要的设备以及工序过程简单，节约能量，适用范围广，但就是工艺参数相对难以控制。②近液相线模锻法近液相线模锻法（NLF）是罗守靖教授提出的一种制备半固态坯料的新方法[44],如图1.3示。将镁合金加热到液相线附近或稍微低于液相线的微小温度区间内完全熔化，静置一段时间后进行浇注并成形，即可获得半固态枝晶组织。这种方法操作简便，但就是对熔体温度的控制要求较高，并且得到的非枝晶组织不是非常理想，一般会出现形貌不圆整，晶粒尺寸较大的现象。图1.3近液相线模锻示意图Fig.1.3Schematicdiagramofnearliquidusdieforging③电磁搅拌法电磁搅拌法是利用电磁感应原理，让金属液形成强烈的搅拌作用，产生剧烈的流动，使金属在凝固过程中形成的枝晶破碎并球化来进行半固态坯料或浆料的制备[45]。这种方法虽然可以连续生产流变浆料，且产量大，但是该方法也存在能耗高，且企业的一次性投入成本大，风险也相对较高，同时还不能生产尺寸较大的毛坯等缺点。④机械搅拌法机械搅拌法主要是对在冷却凝固过程中的金属液进行强烈地机械搅拌，使其树枝晶受到剪切力而发生断裂，从而得到细小球状的晶粒。机械搅拌法其工艺操作简单，主要分为间歇式和连续式两种[10]。而此方法也有一些缺点，如：操作中的工艺参数不容易控制，时常卷入一些气体杂质；还有搅拌器与熔体接触容易造
【参考文献】：
期刊论文
[1]半固态成形工艺特点及发展现状[J]. 孟毅. 精密成形工程. 2016(04)
[2]合金温度对7075半固态模锻液相偏析的影响[J]. 谭建波,刘雪萍,李立新. 铸造. 2016(06)
[3]铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响[J]. 张德平,田政,唐定骧,孟健,L.L.Rokhlin,T.V.Dobatkina. 稀有金属. 2010(02)
[4]金属半固态加工技术的研究进展[J]. 赵艳君,李逸泰,胡治流. 新技术新工艺. 2009(10)
[5]稀土元素在镁合金中的作用及其应用[J]. 张景怀,唐定骧,张洪杰,王立民,王军,孟健. 稀有金属. 2008(05)
[6]稀土在镁合金中的应用[J]. 马刚,郭胜利. 宁夏工程技术. 2005(03)
[7]高性能稀土镁合金研究进展[J]. 李德辉,董杰,曾小勤,卢晨,丁文江. 材料导报. 2005(08)
[8]金属半固态加工技术[J]. 李明茂,杨斌,王智祥. 轻金属. 2004(11)
[9]耐热镁合金的研究现状与发展方向[J]. 闫蕴琪,张廷杰,邓炬,周廉. 稀有金属材料与工程. 2004(06)
[10]镁及镁合金的资源、应用及其发展现状[J]. 张丁非,彭建,丁培道,潘复生. 材料导报. 2004(04)
博士论文
[1]半固态镁合金铸轧板带制备及其组织性能研究[D]. 张颂阳.南昌大学 2007
硕士论文
[1]稀土元素Y对AZ91挤压态镁合金组织及性能的影响[D]. 邵俊.南昌大学 2014
[2]Mg-10Gd-3Y-0.4Zr合金时效析出相的电子显微研究[D]. 谢艳才.上海交通大学 2013
[3]AZ91D镁合金半固态触变成形工艺研究[D]. 郑小平.哈尔滨理工大学 2005
本文编号：3476105
【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】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半固态成形分类图解[31]
1绪论7和镁合金半固态触变成形。其流变成形是利用SIMA、RAP等方法制备镁合金半固态浆料，并对该半固态浆料进行保温处理，随后直接将其送往成形设备进行铸造或者锻造成形，如图1.2a所示。镁合金半固态触变成形也是利用各种半固态浆料制备方法来获得带有均匀细孝球状微观组织的坯料，再按需要将坯料分切成一定的大小，随后把这种切分的半固态坯料重新加热至该材料的固液相温度之间，立即将此时得到的半固态坯料运往成形设备上进行铸造或锻造成形[6]，得到所需尺寸形状的零件，如图1.2b所示。在日常研究和生产中，由于镁合金的半固态流变成形对半固态浆料的保存和运输有着很高的要求，而一般的工业生产很难达到这种技术要求，这使得镁合金的半固态触变成形技术显得容易实现产业化，其应用相对更广。图1.2镁合金半固态成形工艺路线及示意图Fig.1.2Semi-solidformingprocessrouteandschematicdiagramofMgalloy1.6镁合金半固态成形的关键1.6.1非枝晶坯料的制备镁合金的半固态成形技术，无论采取哪种成形技术，其前提都是要制得半固态金属坯料带有均匀、细小的球状非枝晶组织，因此获得良好微观组织的半固态坯料，是半固态成形技术关键。目前，对于镁合金半固态成形非枝晶坯料的制备方法主要有：半固态等温转变法（SSTT）、近液相线模锻法（NLF）、电磁搅拌法（MHD）、机械搅拌法（MS）、应变诱导熔化激活法（SIMA）和再结晶重熔法(RAP)等。几种常见的半固态制坯方法有：①半固态等温转变法半固态等温转变法是20世纪90年代中期发明的一种方法[43]。其制备浆料的
重庆大学硕士学位论文8原理是在合金熔融状态时加入变质元素，然后把铸造后的锭坯重新加热到固液相之间进行等温保温处理，最终获得具有触变成形的非枝晶组织。该方法需要的设备以及工序过程简单，节约能量，适用范围广，但就是工艺参数相对难以控制。②近液相线模锻法近液相线模锻法（NLF）是罗守靖教授提出的一种制备半固态坯料的新方法[44],如图1.3示。将镁合金加热到液相线附近或稍微低于液相线的微小温度区间内完全熔化，静置一段时间后进行浇注并成形，即可获得半固态枝晶组织。这种方法操作简便，但就是对熔体温度的控制要求较高，并且得到的非枝晶组织不是非常理想，一般会出现形貌不圆整，晶粒尺寸较大的现象。图1.3近液相线模锻示意图Fig.1.3Schematicdiagramofnearliquidusdieforging③电磁搅拌法电磁搅拌法是利用电磁感应原理，让金属液形成强烈的搅拌作用，产生剧烈的流动，使金属在凝固过程中形成的枝晶破碎并球化来进行半固态坯料或浆料的制备[45]。这种方法虽然可以连续生产流变浆料，且产量大，但是该方法也存在能耗高，且企业的一次性投入成本大，风险也相对较高，同时还不能生产尺寸较大的毛坯等缺点。④机械搅拌法机械搅拌法主要是对在冷却凝固过程中的金属液进行强烈地机械搅拌，使其树枝晶受到剪切力而发生断裂，从而得到细小球状的晶粒。机械搅拌法其工艺操作简单，主要分为间歇式和连续式两种[10]。而此方法也有一些缺点，如：操作中的工艺参数不容易控制，时常卷入一些气体杂质；还有搅拌器与熔体接触容易造
【参考文献】：
期刊论文
[1]半固态成形工艺特点及发展现状[J]. 孟毅. 精密成形工程. 2016(04)
[2]合金温度对7075半固态模锻液相偏析的影响[J]. 谭建波,刘雪萍,李立新. 铸造. 2016(06)
[3]铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响[J]. 张德平,田政,唐定骧,孟健,L.L.Rokhlin,T.V.Dobatkina. 稀有金属. 2010(02)
[4]金属半固态加工技术的研究进展[J]. 赵艳君,李逸泰,胡治流. 新技术新工艺. 2009(10)
[5]稀土元素在镁合金中的作用及其应用[J]. 张景怀,唐定骧,张洪杰,王立民,王军,孟健. 稀有金属. 2008(05)
[6]稀土在镁合金中的应用[J]. 马刚,郭胜利. 宁夏工程技术. 2005(03)
[7]高性能稀土镁合金研究进展[J]. 李德辉,董杰,曾小勤,卢晨,丁文江. 材料导报. 2005(08)
[8]金属半固态加工技术[J]. 李明茂,杨斌,王智祥. 轻金属. 2004(11)
[9]耐热镁合金的研究现状与发展方向[J]. 闫蕴琪,张廷杰,邓炬,周廉. 稀有金属材料与工程. 2004(06)
[10]镁及镁合金的资源、应用及其发展现状[J]. 张丁非,彭建,丁培道,潘复生. 材料导报. 2004(04)
博士论文
[1]半固态镁合金铸轧板带制备及其组织性能研究[D]. 张颂阳.南昌大学 2007
硕士论文
[1]稀土元素Y对AZ91挤压态镁合金组织及性能的影响[D]. 邵俊.南昌大学 2014
[2]Mg-10Gd-3Y-0.4Zr合金时效析出相的电子显微研究[D]. 谢艳才.上海交通大学 2013
[3]AZ91D镁合金半固态触变成形工艺研究[D]. 郑小平.哈尔滨理工大学 2005
本文编号：3476105
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