长周期堆垛有序结构增强Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的研究

发布时间：2017-05-06 16:14

  本文关键词：长周期堆垛有序结构增强Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金作为最轻质的金属结构材料,有密度低、高比强度和比刚度、优良的加工性能等特点,但其强度低、塑性差及低的高温性能限制了镁合金的发展空间。近年来,由于稀土镁合金中长周期堆垛结构的发现,其力学性能特别是高温性能得到显著的提高,从而引起了广泛的研究。本实验通过常规铸造熔炼工艺制备了Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金系,通过OM、SEM、TEM、XRD等检测方法对合金的显微组织进行观察表征,研究不同Y含量下长周期结构形成的机理和变化规律,然后对合金进行热处理和正挤压工艺,研究组织在热处理态(T4态和T6态)和挤压态下组织的演变规律及相应的力学性能变化,特别是长周期相的类型、数量及分布对合金性能的影响。实验研究结果如下:1、随着Y含量的增加,铸态Mg96.5-XYXGd1Zn2Mn0.5合金得到晶粒细化,18R-LPSO相的数量增加,但是过多的Y含量的添加也导致了18R-LPSO相在形貌上也呈现出粗化趋势。铸态1.0%Y合金和1.5%Y合金的共晶相为Mg3Zn3(Y,Gd)2相,2.0%Y合金和2.5%Y合金的共晶相为Mg24(Y,Gd,Zn)5相,除了1.0%Y合金,其他三组合金在晶界上均发现了Mg12(Y,Gd)Zn相(18R-LPSO)。2、铸态2.0%Y合金的力学性能最优,抗拉强度为221MPa,延伸率为8.2%,布氏硬度为77.9HB,而2.5%Y合金中18R-LPSO相形貌粗大,导致力学性能略有下降。3、在经500℃固溶处理50h后,四组合金的共晶相均溶解并球化,部分18R-LPSO相溶解,当Y含量大于1.5%时,基体中析出细层片状的14H型LPSO相。4、四组固溶态合金的室温的强度和塑性均呈现先增高后下降的趋势,2.0%Y合金性能最优,抗拉强度和延伸率分别达到了232MPa和12.1%。固溶态2.0%Y合金经过200℃时效处理55h后达到时效峰值,室温抗拉强度提升至261MPa。5、固溶态2.0%Y合金经过挤压变形后晶粒大幅细化,18R-LPSO相和14H-LPSO相均发生扭折,在沿挤压方向上18R-LPSO相和14H-LPSO相呈纤维流线分布,合金中发生了不均匀的动态再结晶现象。综合细小的纤维流线LPSO相、碎化并弥散分布的颗粒相和动态再结晶晶粒细化等强化作用,挤压态2.0%Y合金的抗拉强度和延伸率增至400MPa和17.8%。挤压态2.0%Y合金经时效处理20h后达到时效峰值,力学性能有所提高,抗拉强度提升至415MPa,延伸率为17.5%。
【关键词】：Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金 长周期有序堆垛结构 热处理 正挤压工艺 显微组织 力学性能
【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10-26
• 1.1 镁及镁合金的特性10-11
• 1.2 镁合金的强韧化11-16
• 1.2.1 合金化11-13
• 1.2.2 固溶强化13-14
• 1.2.3 时效强化14
• 1.2.4 细晶强化14-15
• 1.2.5 变形强化15-16
• 1.3 长周期有序堆垛结构增强镁合金16-19
• 1.3.1 长周期堆垛有序结构16-17
• 1.3.2 长周期堆垛有序结构的形成机制与强化机理17-18
• 1.3.3 含长周期结构的稀土镁合金研究现状18-19
• 1.3.4 长周期结构Mg-Y-Gd-Zn合金研究中存在的问题19
• 1.4 选题意义及研究内容19-20
• 1.4.1 选题意义19-20
• 1.4.2 研究内容20
• 参考文献20-26
• 第二章 实验过程与研究方法26-34
• 2.1 实验过程26-30
• 2.1.1 实验技术路线26-27
• 2.1.2 合金的制备27-30
• 2.2 合金的热处理工艺30
• 2.3 合金的正挤压工艺30-31
• 2.4 研究方法31-34
• 2.4.1 合金的显微组织检测31-32
• 2.4.2 合金的力学性能检测32-34
• 第三章 长周期堆垛有序Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 铸态Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的显微组织35-36
• 3.3 铸态Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金中的第二相36-41
• 3.4 铸态Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的力学性能41-43
• 3.5 小结43
• 参考文献43-46
• 第四章 热处理对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金组织和力学性能的影响46-62
• 4.1 引言46-47
• 4.2 固溶处理对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金显微组织和力学性能的影响47-56
• 4.2.1 固溶温度的选择47-48
• 4.2.2 固溶时间的选择48-49
• 4.2.3 固溶态Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的显微组织49-51
• 4.2.4 固溶处理后第二相的转变51-54
• 4.2.5 固溶态Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的力学性能54-56
• 4.3 时效处理对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金显微组织和力学性能的影响56-59
• 4.4 小结59
• 参考文献59-62
• 第五章 正挤压对Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金组织和性能的影响62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 正挤压工艺62-63
• 5.3 正挤压态 2.0%Y合金的显微组织63-66
• 5.4 正挤压态 2.0%Y合金的力学性能66-67
• 5.5 时效处理对 2.0%Y挤压态合金的显微组织和力学性能影响67-69
• 5.6 小结69
• 参考文献69-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76

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1 樊新星;长周期堆垛有序结构增强Mg-Y-Gd-Zn-Mn合金的研究[D];太原理工大学;2016年

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本文编号：348740