Mg-Si-RE合金中多元增强相的结构特性及性能研究
发布时间：2021-12-02 01:31
镁合金作为低密度、高强度新型结构材料,被广泛用于汽车及航空航天领域,其主要的缺陷是高温力学性能较差,过去研究聚焦于添加高含量的Si元素以及微量的稀土元素Ce、La等,Si与Mg反应原位生成Mg2Si高温相分布于镁基体内,而稀土元素则有吸附毒化效果从而降低Mg2Si相尺寸。然而稀土元素对Mg2Si增强相的变质作用有限,故本论文通过降低Si含量,提高稀土含量来获得Mg-Si-RE（RE=Ce、La）合金。通过微观结构表征和性能实验来探究多元中间相的形成机制、形貌特征及相界面的取向关系,基于第一性原理计算中间相的力学性能和热力学性能,从而为开发新型镁合金材料提供必要的理论基础。首先,分别用重力铸造和快速凝固工艺制备了 Mg-1Si-RE（RE=Ce,La）合金。分析发现,重力铸造工艺制备的Mg-1Si-3RE（RE=Ce,La）合金中,Mg-1Si-3Ce和Mg-1Si-3La合金分别形成了白色稀土相CeMg2Si2和LaMg2Si2;而Mg-1Si-1.5Ce-1.5La合金中形成了四边形片状相CeLaMg4Si4和长棒状的稀土相（CeLa）MgSi。另外,快速凝固工艺制备的Mg-1Si-...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１（ａ）?“切过”机制和和（ｂ）?“绕过”机制示意图．??Ｆｉｇ?１．１?（ａ）?ａｎｄ?（ｂ）?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?“Ｓｈｅａｒｉｎｇ”?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ａｎｄ?“Ｏｒｏｗａｎ?ｂｙｐａｓｓ”??ｍｅｃｈａｎｉｓｍｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．??
?第二章实验与计算方法???第二章实验与计算方法??本章主要介绍实验方案和实验工艺，以及对制备样品的表征分析测试方法??２．１技术方案??本实验通过添加不同稀土?Ｃｅ、Ｌａ以及同时掺杂Ｃｅ和Ｌａ于Ｍｇ－Ｓｉ合金中，??研宂合金中形成的稀土相的形态、大孝分布、力学性能以及其对Ｍｇ２Ｓｉ的生??长机制的影响，探索基于添加稀土?Ｃｅ和Ｌａ来提高镁合金性能的方案。该方案??的技术路线如图２．１所示。??Ｍｇ－Ｓ?ＷＲ￡合金中的多元１??Ｃ稀土相的结构特性及性??能研宄?＾??，?，?Ｊ?，??Ｍｇ－Ｓｉ－ＲＥ合金的制备?稀土相的体相计算??ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＸＲＤ表征?稀土相的晶胞建樓??１?－???１??＇压缩性能、＾度、杨氏模ｕ＾ｒｒｒｒ?电子结构、弹性常数、德??量测试?＃胃合分＃?＠?拜温度??＾＾?Ｌ??）?ｖ?＾??ｉ??ｆ??Ｘ??探宄多元稀土相的性能及??对合金的影响??ｖ＿?ｙ??图２．１技术路线??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??１３??
?第二章实验与计算方法???的成本较高，基于图２．２?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ三元合金相图，本实验要得到三元相，故将??Ｓｉ的比例定为１％，Ｃｅ和Ｌａ的比例定为３％，以得到Ｍｇ－ｌＳｉ－３Ｃｅ，?Ｍｇ－ｌＳｉ－３Ｌａ，??Ｍｇ－ｌＳｉ－ｌ．５Ｃｅ－ｌ．５Ｌａ?三种成分合金。??添加比例相对较高的稀土元素，一部分可与Ｍｇ和ＳｉＬａ成多元稀土相对Ｍｇ??基体起强化作用，同时形成的稀土相也会对Ｍｇ２Ｓｉ的生长产生抑制或其他影响，??从而有望对镁基合金产生强化作用。??＿??ｙ?Ｖ??／?ｖ?ｖ＞?ｙ?＼／?＼ｔ?＼／＼?＾?ｖ?ｖ?Ｖ??Ｃｅ?Ｗ?２０?３０?４０?５０?６０?７０?？〇?恥??ＣｅＳｉｊ??＾（Ｓ？Ｘ％）．??图?５－３５１?Ｍｇ－Ｃｅ￣Ｓｉ４００Ｘ：?（６７３Ｋ）等溫??截面图（１为ＣｅＭｇ２Ｓｉ２?）??图２．２?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ三元合金相图??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｔｅｒｎａｒｙ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ?ａｌｌｏｙ??２．３合金的制备??２．３．１实验材料和设备??镁金属于活泼金属，在高温下极易与空气中的氧气和水蒸气发生反应，由??此容易氧化和燃烧，故镁合金在熔炼过程中需通入保护气体防止其被氧化或燃??烧情况。实验材料包括纯度为９９．９％的工业纯镁、硅含量为５％的Ｍｇ－Ｓｉ中间合??金、铈含量为３０％Ｍｇ－Ｃｅ的中间合金和镧含量３０％Ｍｇ－３０Ｌａ中间合金。??本次实验中首先按照实验成分设计计算各中间合金的重量，用精度较低的??电子秤（精确到〇．ｌｇ）称取相应的中间合金材料，将称取的中间合金用低数目??１５??
本文编号：3527455
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１（ａ）?“切过”机制和和（ｂ）?“绕过”机制示意图．??Ｆｉｇ?１．１?（ａ）?ａｎｄ?（ｂ）?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?“Ｓｈｅａｒｉｎｇ”?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ａｎｄ?“Ｏｒｏｗａｎ?ｂｙｐａｓｓ”??ｍｅｃｈａｎｉｓｍｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．??
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?第二章实验与计算方法???的成本较高，基于图２．２?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ三元合金相图，本实验要得到三元相，故将??Ｓｉ的比例定为１％，Ｃｅ和Ｌａ的比例定为３％，以得到Ｍｇ－ｌＳｉ－３Ｃｅ，?Ｍｇ－ｌＳｉ－３Ｌａ，??Ｍｇ－ｌＳｉ－ｌ．５Ｃｅ－ｌ．５Ｌａ?三种成分合金。??添加比例相对较高的稀土元素，一部分可与Ｍｇ和ＳｉＬａ成多元稀土相对Ｍｇ??基体起强化作用，同时形成的稀土相也会对Ｍｇ２Ｓｉ的生长产生抑制或其他影响，??从而有望对镁基合金产生强化作用。??＿??ｙ?Ｖ??／?ｖ?ｖ＞?ｙ?＼／?＼ｔ?＼／＼?＾?ｖ?ｖ?Ｖ??Ｃｅ?Ｗ?２０?３０?４０?５０?６０?７０?？〇?恥??ＣｅＳｉｊ??＾（Ｓ？Ｘ％）．??图?５－３５１?Ｍｇ－Ｃｅ￣Ｓｉ４００Ｘ：?（６７３Ｋ）等溫??截面图（１为ＣｅＭｇ２Ｓｉ２?）??图２．２?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ三元合金相图??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｔｅｒｎａｒｙ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｍｇ－Ｓｉ－Ｃｅ?ａｌｌｏｙ??２．３合金的制备??２．３．１实验材料和设备??镁金属于活泼金属，在高温下极易与空气中的氧气和水蒸气发生反应，由??此容易氧化和燃烧，故镁合金在熔炼过程中需通入保护气体防止其被氧化或燃??烧情况。实验材料包括纯度为９９．９％的工业纯镁、硅含量为５％的Ｍｇ－Ｓｉ中间合??金、铈含量为３０％Ｍｇ－Ｃｅ的中间合金和镧含量３０％Ｍｇ－３０Ｌａ中间合金。??本次实验中首先按照实验成分设计计算各中间合金的重量，用精度较低的??电子秤（精确到〇．ｌｇ）称取相应的中间合金材料，将称取的中间合金用低数目??１５??
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