高强度低成本Mg-Zn-X系合金的设计与研究
发布时间：2022-01-06 04:34
在镁合金中添加稀土可以显著提高合金高温强度和改善铸造性能,但是昂贵的稀土元素加大了镁合金的成本。为了提高镁合金应用的广泛性,本文通过在Mg-Zn系合金中添加少量稀土或者不含稀土设计出较高强度的镁合金,最终达到在保证强度时可以降低成本的目的。本文研究采用Mg-Zn体系,一部分实验加入Y、Zr元素,使其形成长周期堆垛有序（LPSO）相,添加微量Sn元素调控LPSO相;另一部分实验通过往Mg-Zn-Cu合金中添加Al和Sn,采用双级时效工艺,改善和促进Zn的时效效果。Mg-4.6Y-2.5Zn-0.6Zr铸态合金的相种类为Mg基体相、Mg10YZn（18R-LPSO）相以及极少量的Mg3Y2Zn3（W）相,在热处理保温时间8h时力学性能最佳;对该合金添加少量的Sn后,铸态合金的第二相变得精细,二次枝晶臂间距（SDAS）降低;向合金中添加0.2wt%的Sn不会引入新的相,当Sn添加量高达0.5wt%时,Sn3Y5相可以在合金中被检测到;Sn添加可能会阻碍热处理期间...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Zn二元体系相图
中北大学学位论文Nishida等[40]发现经过快速冷却铸造的Mg97Y2Zn1合金中，在铸态合金中发现18R-LPSO结构，长周期结构作为第二相位于晶界上，在500℃热处理超过5h后18R-LPSO相转化为14H-LPSO相，在200℃下时效处理后，18 R-LPSO相主要存在于晶界处的富RE和富Zn区域。然后向晶粒内部蔓延生长。据文献[46]报道Mg-Zn-Y合金中的18R-LPSO结构的成分为Mg-3.0at%Zn-6.0at%Y，14H-LPSO结构的成分为Mg-7.0at%Zn-6.0at%Y。这两种长周期结构较大的区别是Zn含量的不同，而在热处理过程中长周期结构发生转变，说明18R-LPSO相是一种高温相，而14H-LPSO相是一种低温相。丁文江等[47]对Mg-Y-Zn合金中LPSO结构各原子的排列以及位置分布进行了研究，聂建峰等[48-50]则首次确认了Zn、Y原子在LPSO 相晶体点阵中的确切位置，并给定了18R-LPSO结构和14H-LPSO结构的原子模型，其中Zn、Y原子有序地排列在特定的密排面上，如图1.2所示。
中北大学学位论文.2.1 熔炼设备及工艺图中 2.2 所示，为合金熔炼过程所使用的中频感应熔炼炉的示意图。该设备由炉体应加热调控系统、冷却水循环系统以及保护气体循环系统组成。其中，炉体部分包座、炉腔以及感应加热器组成。感应加热调控系统为整体立式控制箱，经交流合闸变工作之后，通过对中频电流旋钮的调控去控制炉腔的温度。冷却水循环系统由电机泵、蓄水箱、水循环管道以及降温风机组成。保护气体循环系统与炉体之间以管道，由灌装氩气充当保护气体，调控气压阀门保证腔体内的保护气体环境。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能稀土镁合金研究与应用进展[J]. 董天宇. 世界有色金属. 2018(19)
[2]Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析[J]. 王晓亮,李长荣,郭翠萍,杜振民,何维. 金属学报. 2010(05)
[3]高强度Mg-Zn系合金的研究现状与发展趋势[J]. 陈晓强,刘江文,罗承萍. 材料导报. 2008(05)
[4]长周期结构增强镁合金的研究进展[J]. 张松,袁广银,卢晨,丁文江. 材料导报. 2008(02)
[5]铸造ZC62镁合金的时效行为[J]. 李萧,刘江文,罗承萍. 金属学报. 2006(07)
[6]镁合金的特点及其新技术发展[J]. 周德钦,王贵福,王国军. 机械工程师. 2006(01)
[7]高强度变形镁合金ZK60的研究现状[J]. 麻彦龙,潘复生,左汝林. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(09)
[8]高性能镁-稀土结构材料的研制、开发与应用[J]. 张洪杰,孟健,唐定骧. 中国稀土学报. 2004(01)
[9]镁——汽车工业通向新世纪的轻量化之路[J]. 陈力禾,刘正,林立,梁立超. 铸造. 2004(01)
[10]高温铸造镁合金的研究与应用[J]. 王渠东,曾小勤,吕宜振,丁文江. 材料导报. 2000(03)
博士论文
[1]Mg-Zn-Y合金中LPSO相的调控及其对阻尼和力学性能的影响机制研究[D]. 鲁若鹏.重庆大学 2015
[2]Mg-Zn-RE准晶中间合金的制备及挤压铸造准晶增强镁基复合材料研究[D]. 杨玲.中北大学 2014
[3]Mg-Zn-Zr-Y合金固溶强化和第二相强化的理论和实验研究[D]. 罗素琴.重庆大学 2011
[4]Mg-5wt%Sn合金固溶时效机理和价电子结构的研究[D]. 刘红梅.四川大学 2007
硕士论文
[1]变形镁合金晶粒细化工艺和力学性能研究[D]. 胡文波.东南大学 2006
本文编号：3571742
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Zn二元体系相图
中北大学学位论文Nishida等[40]发现经过快速冷却铸造的Mg97Y2Zn1合金中，在铸态合金中发现18R-LPSO结构，长周期结构作为第二相位于晶界上，在500℃热处理超过5h后18R-LPSO相转化为14H-LPSO相，在200℃下时效处理后，18 R-LPSO相主要存在于晶界处的富RE和富Zn区域。然后向晶粒内部蔓延生长。据文献[46]报道Mg-Zn-Y合金中的18R-LPSO结构的成分为Mg-3.0at%Zn-6.0at%Y，14H-LPSO结构的成分为Mg-7.0at%Zn-6.0at%Y。这两种长周期结构较大的区别是Zn含量的不同，而在热处理过程中长周期结构发生转变，说明18R-LPSO相是一种高温相，而14H-LPSO相是一种低温相。丁文江等[47]对Mg-Y-Zn合金中LPSO结构各原子的排列以及位置分布进行了研究，聂建峰等[48-50]则首次确认了Zn、Y原子在LPSO 相晶体点阵中的确切位置，并给定了18R-LPSO结构和14H-LPSO结构的原子模型，其中Zn、Y原子有序地排列在特定的密排面上，如图1.2所示。
中北大学学位论文.2.1 熔炼设备及工艺图中 2.2 所示，为合金熔炼过程所使用的中频感应熔炼炉的示意图。该设备由炉体应加热调控系统、冷却水循环系统以及保护气体循环系统组成。其中，炉体部分包座、炉腔以及感应加热器组成。感应加热调控系统为整体立式控制箱，经交流合闸变工作之后，通过对中频电流旋钮的调控去控制炉腔的温度。冷却水循环系统由电机泵、蓄水箱、水循环管道以及降温风机组成。保护气体循环系统与炉体之间以管道，由灌装氩气充当保护气体，调控气压阀门保证腔体内的保护气体环境。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能稀土镁合金研究与应用进展[J]. 董天宇. 世界有色金属. 2018(19)
[2]Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析[J]. 王晓亮,李长荣,郭翠萍,杜振民,何维. 金属学报. 2010(05)
[3]高强度Mg-Zn系合金的研究现状与发展趋势[J]. 陈晓强,刘江文,罗承萍. 材料导报. 2008(05)
[4]长周期结构增强镁合金的研究进展[J]. 张松,袁广银,卢晨,丁文江. 材料导报. 2008(02)
[5]铸造ZC62镁合金的时效行为[J]. 李萧,刘江文,罗承萍. 金属学报. 2006(07)
[6]镁合金的特点及其新技术发展[J]. 周德钦,王贵福,王国军. 机械工程师. 2006(01)
[7]高强度变形镁合金ZK60的研究现状[J]. 麻彦龙,潘复生,左汝林. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(09)
[8]高性能镁-稀土结构材料的研制、开发与应用[J]. 张洪杰,孟健,唐定骧. 中国稀土学报. 2004(01)
[9]镁——汽车工业通向新世纪的轻量化之路[J]. 陈力禾,刘正,林立,梁立超. 铸造. 2004(01)
[10]高温铸造镁合金的研究与应用[J]. 王渠东,曾小勤,吕宜振,丁文江. 材料导报. 2000(03)
博士论文
[1]Mg-Zn-Y合金中LPSO相的调控及其对阻尼和力学性能的影响机制研究[D]. 鲁若鹏.重庆大学 2015
[2]Mg-Zn-RE准晶中间合金的制备及挤压铸造准晶增强镁基复合材料研究[D]. 杨玲.中北大学 2014
[3]Mg-Zn-Zr-Y合金固溶强化和第二相强化的理论和实验研究[D]. 罗素琴.重庆大学 2011
[4]Mg-5wt%Sn合金固溶时效机理和价电子结构的研究[D]. 刘红梅.四川大学 2007
硕士论文
[1]变形镁合金晶粒细化工艺和力学性能研究[D]. 胡文波.东南大学 2006
本文编号：3571742
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3571742.html
