Ca及Ca/Al复合添加对含LPSO相Mg-Gd-Zn合金微观组织与力学性能的影响
发布时间：2021-11-28 18:54
含长周期有序堆垛结构（LPSO）的Mg-RE-Zn系镁合金由于克服了常规镁合金绝对强度低、塑性差的缺点而有望大范围应用在汽车、电子产品等领域。其中,Mg-Gd-Zn系合金具有独特的微观结构和优越的力学性能,引起了研究者的广泛关注。然而,铸态Mg-Gd-Zn合金很少或几乎不存在LPSO相;而经固溶处理后,晶界上析出的块状LPSO相粗大且难以破碎,严重影响合金的力学性能。对此,本文采取磁悬浮熔炼结合石墨坩埚铸造工艺,通过添加Ca及复合（Ca/Al）在铸态Mg-Gd-Zn合金中形成大量18R-LPSO相;同时对合金进行固溶和热挤压处理,细化和均匀化组织。本文探究了合金中LPSO相与β-（Mg,Zn）3Gd相的转变规律;并对比研究了不同含量的Ca及（Ca/Al）复合添加对挤压态Mg-Gd-Zn合金的微观组织和力学性能影响。研究结果如下:（1）Ca元素添加量的不同,铸态Mg83.65-x Gd14.02Zn2.33Cax合金形成了不同的共晶组织。当Ca含量小于0.5%时,合金晶界处形成了...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验技术路线图
12图 2-2 (a)磁悬浮熔炼炉；(b)石墨坩埚及熔炼合金；(c)铜坩埚Fig. 2-2 (a)Vacuum induction melting furnace ; (b)graphite crucible and smelting alloy; (c) Coppecrucible)熔炼坩埚本实验所使用坩埚的材质为石墨和纯铜。石墨坩埚的尺寸为 30×50mm，壁厚度mm，每次可装放约 60g 原料（图 2-2 (b)）。铜坩埚比较小，每次熔炼 35g（图 2-2 (了避免碳和其它杂质元素的影响，在熔炼之前需要用 ZnO 和滑石粉对石墨坩埚进到三次涂料粉刷且每次粉刷前坩埚需在热处理炉里保温 30min。而对铜坩埚来说使用之前只需用 1000#砂纸打磨一下表面的氧化皮。)熔炼工艺
表 3-1 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax合金的化学成分(wt. %)Table 3-1 Chemistry composition of Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Caxalloys (wt. %)Alloy (wt. %) Mg (wt. %) Gd (wt. %) Zn (wt. %) Ca (wt. %)Mg83.65Gd14.02Zn2.33Bal. 14.02 2.33 --Mg83.55Gd14.02Zn2.33Ca0.1Mg83.15Gd14.02Zn2.33Ca0.5Mg82.65Gd14.02Zn2.33Ca1Bal.Bal.Bal.14.0214.0214.022.332.332.330.10.51.0图 3-1 为铸态 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax(x=0, 0.1, 0.5, 1.0, wt. %)合金的 XRD 衍射图，从图中可以看出 Mg-Gd-Zn-(Ca)合金主要由 a-Mg 和(Mg,Zn)3Gd 相组成，随着 Ca 含量的增加，合金中的(Mg,Zn)3Gd 相衍射峰强度有所升高。当 Ca 含量为 1.0%时，其图谱中除了 a-Mg 相和β-(Mg,Zn)3Gd 相的衍射峰外，还出现了 Ca2Mg6Zn3相衍射峰。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为[J]. 赵而团,张立新,于晴,陈文振. 材料导报. 2017(04)
[2]Mg-9Li-0.5Ca双相合金中共晶组织的形成及力学行为[J]. 边丽萍,周鱼跃,陈光,梁伟,赵兴国,孟棫朴. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响[J]. 卢春辉,袁柯,尹健,帅歌旺. 稀有金属与硬质合金. 2016(05)
[4]具有长周期结构的Mg–Gd–Zn–Zr合金的微结构和摩擦学行为（英文）[J]. 曹丽杰,吴玉娟,彭立明,王渠东,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(12)
[5]Mg-Gd系合金时效析出研究进展[J]. 汤伊金,章桢彦,靳丽,董杰,丁文江. 中国有色金属学报. 2014(01)
[6]多相合金的ECAP挤压路径优化设计[J]. 边丽萍,陈光,梁伟,张文利,樊强,孟棫朴,史权新. 材料导报. 2013(08)
[7]Influence of stacking fault energy on formation of long period stacking ordered structures in Mg-Zn-Y-Zr alloys[J]. Fu-sheng PAN~(1,2),Su-qin LUO~1,Ai-tao TANG~(1,2),Jian PENG~(1,2),Yun LU~3 1.College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 2.National Engineering Research Center for Magnesium Alloys,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 3.Faculty of Engineering,Chiba University,Chiba 263-8522,Japan. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[8]镁合金等通道转角挤压过程中的晶粒细化机制[J]. 何运斌,潘清林,刘晓艳,李文斌. 中国有色金属学报. 2011(08)
[9]Mg-Gd-Zn-Zr合金中的LPSO结构和时效相[J]. 曾小勤,吴玉娟,彭立明,林栋樑,丁文江,彭赢红. 金属学报. 2010(09)
[10]挤压和等通道角挤压制备高强度Mg97Y2Zn1镁合金[J]. 陈彬,林栋樑,曾小勤,卢晨,彭颖红. 中国有色金属学报. 2010(04)
博士论文
[1]高强度Mg-Y-Zn镁合金的研究[D]. 陈彬.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]第二相颗粒几何条件对AZ31镁合金细化晶粒作用的模拟研究[D]. 何日.东北大学 2014
[2]长周期有序堆垛结构强化的Mg-Gd-Zn合金的研究[D]. 张文波.太原理工大学 2013
本文编号：3524965
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验技术路线图
12图 2-2 (a)磁悬浮熔炼炉；(b)石墨坩埚及熔炼合金；(c)铜坩埚Fig. 2-2 (a)Vacuum induction melting furnace ; (b)graphite crucible and smelting alloy; (c) Coppecrucible)熔炼坩埚本实验所使用坩埚的材质为石墨和纯铜。石墨坩埚的尺寸为 30×50mm，壁厚度mm，每次可装放约 60g 原料（图 2-2 (b)）。铜坩埚比较小，每次熔炼 35g（图 2-2 (了避免碳和其它杂质元素的影响，在熔炼之前需要用 ZnO 和滑石粉对石墨坩埚进到三次涂料粉刷且每次粉刷前坩埚需在热处理炉里保温 30min。而对铜坩埚来说使用之前只需用 1000#砂纸打磨一下表面的氧化皮。)熔炼工艺
表 3-1 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax合金的化学成分(wt. %)Table 3-1 Chemistry composition of Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Caxalloys (wt. %)Alloy (wt. %) Mg (wt. %) Gd (wt. %) Zn (wt. %) Ca (wt. %)Mg83.65Gd14.02Zn2.33Bal. 14.02 2.33 --Mg83.55Gd14.02Zn2.33Ca0.1Mg83.15Gd14.02Zn2.33Ca0.5Mg82.65Gd14.02Zn2.33Ca1Bal.Bal.Bal.14.0214.0214.022.332.332.330.10.51.0图 3-1 为铸态 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax(x=0, 0.1, 0.5, 1.0, wt. %)合金的 XRD 衍射图，从图中可以看出 Mg-Gd-Zn-(Ca)合金主要由 a-Mg 和(Mg,Zn)3Gd 相组成，随着 Ca 含量的增加，合金中的(Mg,Zn)3Gd 相衍射峰强度有所升高。当 Ca 含量为 1.0%时，其图谱中除了 a-Mg 相和β-(Mg,Zn)3Gd 相的衍射峰外，还出现了 Ca2Mg6Zn3相衍射峰。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为[J]. 赵而团,张立新,于晴,陈文振. 材料导报. 2017(04)
[2]Mg-9Li-0.5Ca双相合金中共晶组织的形成及力学行为[J]. 边丽萍,周鱼跃,陈光,梁伟,赵兴国,孟棫朴. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]高温固溶处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金组织结构及力学性能的影响[J]. 卢春辉,袁柯,尹健,帅歌旺. 稀有金属与硬质合金. 2016(05)
[4]具有长周期结构的Mg–Gd–Zn–Zr合金的微结构和摩擦学行为（英文）[J]. 曹丽杰,吴玉娟,彭立明,王渠东,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(12)
[5]Mg-Gd系合金时效析出研究进展[J]. 汤伊金,章桢彦,靳丽,董杰,丁文江. 中国有色金属学报. 2014(01)
[6]多相合金的ECAP挤压路径优化设计[J]. 边丽萍,陈光,梁伟,张文利,樊强,孟棫朴,史权新. 材料导报. 2013(08)
[7]Influence of stacking fault energy on formation of long period stacking ordered structures in Mg-Zn-Y-Zr alloys[J]. Fu-sheng PAN~(1,2),Su-qin LUO~1,Ai-tao TANG~(1,2),Jian PENG~(1,2),Yun LU~3 1.College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 2.National Engineering Research Center for Magnesium Alloys,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 3.Faculty of Engineering,Chiba University,Chiba 263-8522,Japan. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[8]镁合金等通道转角挤压过程中的晶粒细化机制[J]. 何运斌,潘清林,刘晓艳,李文斌. 中国有色金属学报. 2011(08)
[9]Mg-Gd-Zn-Zr合金中的LPSO结构和时效相[J]. 曾小勤,吴玉娟,彭立明,林栋樑,丁文江,彭赢红. 金属学报. 2010(09)
[10]挤压和等通道角挤压制备高强度Mg97Y2Zn1镁合金[J]. 陈彬,林栋樑,曾小勤,卢晨,彭颖红. 中国有色金属学报. 2010(04)
博士论文
[1]高强度Mg-Y-Zn镁合金的研究[D]. 陈彬.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]第二相颗粒几何条件对AZ31镁合金细化晶粒作用的模拟研究[D]. 何日.东北大学 2014
[2]长周期有序堆垛结构强化的Mg-Gd-Zn合金的研究[D]. 张文波.太原理工大学 2013
本文编号：3524965
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