Mg-Al耐热镁合金组织与性能研究
发布时间：2022-02-26 21:34
进入21世纪以后,资源和环境的保护以及可持续发展已经成为人类的首要问题,节能和环保已经成为现代产业的突出特点。在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天,加速开发镁材料对资源和环境的平衡以及可持续发展具有重要的战略意义。镁合金具有的优良性能使得在汽车、航空航天等领域的应用越来越广泛。随着汽车、航空工业的飞速发展,对镁合金的综合性能要求也越来越高,新型高强耐热镁合金的研发变得日益重要。因此,在设计耐热镁合金时,以考虑如何降低合金中原子扩散速率、添加何种元素使合金的晶内及晶界得到强化、如何限制位错在基体中的运动及阻止晶界滑移,已成为耐热镁合金的设计原则。本文以Mg-5Al基合金为基础,通过添加Ca和Sn元素达到设计目标。通过XRD分析、SEM分析、TEM分析以及拉伸性能测试、蠕变性能测试,研究Mg-5Al-xCa-ySn合金的热裂行为、组织变化规律、高温力学性能及蠕变性能,开发不含稀土的低成本经济型耐热镁合金,同时也为新型镁合金的研发和应用提供理论依据。在Mg-5Al-xCa（x=1、2、3、4、5）合金的热裂实验中,考察了Ca对热裂倾向的影响。增加Ca的含量,试棒产生热裂所对应的临界尺寸分别为Φ1...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 耐热镁合金
1.1.1 镁及镁合金概述
1.1.2 耐热镁合金的研究进展
1.1.3 耐热镁合金的应用现状
1.1.4 耐热镁合金的分类
1.2 合金元素提高Mg-Al合金耐热性能的机理
1.2.1 Ca元素的影响
1.2.2 Sn元素的影响
1.2.3 Si元素的影响
1.3 镁合金的高温塑性变形(蠕变)及强化机制
1.3.1 蠕变曲线与速率
1.3.2 镁合金的蠕变机制
1.3.3 镁合金的高温强化机制
1.4 本课题研究的目的、意义及主要内容
1.4.1 研究的意义及目的
1.4.2 研究的内容
第2章 实验方法与内容
2.1 实验材料的制备
2.1.1 实验材料
2.1.2 合金的熔炼
2.1.3 合金的浇注
2.2 合金的热处理
2.3 合金显微组织分析
2.3.1 XRD衍射分析
2.3.2 光学显微(OM)分析
2.3.3 扫描电镜(SEM)分析
2.3.4 透射电镜(TEM)分析
2.4 力学性能测试
2.4.1 显微硬度
2.4.2拉伸实验
2.4.3高温蠕变实验
第3章 Ca对 Mg-5Al合金的热裂及组织性能的研究
3.1 不同Ca含量对Mg-5Al合金热裂倾向的影响
3.1.1 Ca对 Mg-5Al合金热裂的宏观分析及倾向评定
3.1.2 热裂断口分析
3.2 Ca含量对组织的影响
3.3 Ca含量对力学性能的影响
3.4 合金的热裂机理
3.5 本章小结
第4章 Mg-5Al-XCa-YSn合金的组织演变
4.1 引言
4.2 铸态Mg-5Al-XCa-0.7Sn合金的显微组织
4.3 铸态Mg-5Al-XCa-2Sn合金的显微组织
4.4 铸态Mg-5Al-5Ca-YSn合金的显微组织
4.5 热处理态Mg-5Al-5Ca-YSn合金的显微组织
4.6 分析讨论
4.7 本章小结
第5章 Mg-5Al-5Ca-YSn合金的高温力学性能
5.1 引言
5.2 铸态合金的拉伸性能
5.3 T61 态合金的拉伸性能
5.4 T62 态合金的拉伸性能
5.5 热处理对不同Sn含量合金的拉伸性能的影响
5.5.1 室温拉伸性能
5.5.2 150℃拉伸性能
5.5.3 175℃拉伸性能
5.5.4 200℃拉伸性能
5.5.5 225℃拉伸性能
5.6 分析讨论
5.7 本章小结
第6章 合金的蠕变性能
6.1 铸态Mg-5Al-5Ca-2Sn合金的蠕变性
6.2 蠕变机制分析
6.2.1 蠕变激活能
6.2.2 应力指数
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土元素对镁合金产品的强化浅析[J]. 王红炜,胡延明,连珍锐. 金属世界. 2017(01)
[2]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[3]镁合金高温抗蠕变性能研究现状[J]. 文丽华,吉泽升. 轻合金加工技术. 2016(09)
[4]热处理对挤压态Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr镁合金显微组织与力学性能的影响（英文）[J]. 张代东,郝晓伟,房大庆,柴跃生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[5]含稀土镁合金焊接技术的研究现状[J]. 杨翔,曹丽杰,王斌,黄皇,廉硕,林尚著. 上海工程技术大学学报. 2016(02)
[6]Gd与Ca对Mg-7Al-1Si镁合金组织和性能的影响[J]. 张莎,王武孝,杜胜. 特种铸造及有色合金. 2016(01)
[7]车用镁合金性能对汽车轻量化发展的影响[J]. 金霄,汤梓铭. 新技术新工艺. 2015(11)
[8]Ca对铸态Mg-5Sn-3Al-2Zn合金组织与性能的影响[J]. 曹凤红,陈云贵,丁武成,崔志明,窦韶旭. 特种铸造及有色合金. 2015(11)
[9]Formation and thermal stability of connected hard skeleton structure in ATX525 cast alloys[J]. Ke-qiang Qiu,Hui-han Zhang,Yan Re,Ying-lei Ren,Rong-de Li. China Foundry. 2015(06)
[10]Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为[J]. 陈晓亚,李全安,陈雷雷,周耀. 铸造. 2015(08)
博士论文
[1]Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr（wt.%）铸造耐热镁合金高温变形、强化及断裂机制的研究[D]. 尹冬弟.上海交通大学 2013
[2]高性能镁合金的研究及其在汽车工业中的开发应用[D]. 佟国栋.吉林大学 2011
[3]Mg-Y-Gd-Zn-Zr镁合金组织、性能及其蠕变行为研究[D]. 高岩.上海交通大学 2009
[4]AZ91镁合金高温变形行为的实验研究与数值模拟[D]. 丁汉林.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]La对Al-Cu-Mg合金组织性能及热裂影响[D]. 刘建.沈阳工业大学 2017
[2]Sr对Mg-9Li-3Al合金显微组织及高温力学性能研究[D]. 周伟.重庆大学 2011
本文编号：3645016
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 耐热镁合金
1.1.1 镁及镁合金概述
1.1.2 耐热镁合金的研究进展
1.1.3 耐热镁合金的应用现状
1.1.4 耐热镁合金的分类
1.2 合金元素提高Mg-Al合金耐热性能的机理
1.2.1 Ca元素的影响
1.2.2 Sn元素的影响
1.2.3 Si元素的影响
1.3 镁合金的高温塑性变形(蠕变)及强化机制
1.3.1 蠕变曲线与速率
1.3.2 镁合金的蠕变机制
1.3.3 镁合金的高温强化机制
1.4 本课题研究的目的、意义及主要内容
1.4.1 研究的意义及目的
1.4.2 研究的内容
第2章 实验方法与内容
2.1 实验材料的制备
2.1.1 实验材料
2.1.2 合金的熔炼
2.1.3 合金的浇注
2.2 合金的热处理
2.3 合金显微组织分析
2.3.1 XRD衍射分析
2.3.2 光学显微(OM)分析
2.3.3 扫描电镜(SEM)分析
2.3.4 透射电镜(TEM)分析
2.4 力学性能测试
2.4.1 显微硬度
2.4.2拉伸实验
2.4.3高温蠕变实验
第3章 Ca对 Mg-5Al合金的热裂及组织性能的研究
3.1 不同Ca含量对Mg-5Al合金热裂倾向的影响
3.1.1 Ca对 Mg-5Al合金热裂的宏观分析及倾向评定
3.1.2 热裂断口分析
3.2 Ca含量对组织的影响
3.3 Ca含量对力学性能的影响
3.4 合金的热裂机理
3.5 本章小结
第4章 Mg-5Al-XCa-YSn合金的组织演变
4.1 引言
4.2 铸态Mg-5Al-XCa-0.7Sn合金的显微组织
4.3 铸态Mg-5Al-XCa-2Sn合金的显微组织
4.4 铸态Mg-5Al-5Ca-YSn合金的显微组织
4.5 热处理态Mg-5Al-5Ca-YSn合金的显微组织
4.6 分析讨论
4.7 本章小结
第5章 Mg-5Al-5Ca-YSn合金的高温力学性能
5.1 引言
5.2 铸态合金的拉伸性能
5.3 T61 态合金的拉伸性能
5.4 T62 态合金的拉伸性能
5.5 热处理对不同Sn含量合金的拉伸性能的影响
5.5.1 室温拉伸性能
5.5.2 150℃拉伸性能
5.5.3 175℃拉伸性能
5.5.4 200℃拉伸性能
5.5.5 225℃拉伸性能
5.6 分析讨论
5.7 本章小结
第6章 合金的蠕变性能
6.1 铸态Mg-5Al-5Ca-2Sn合金的蠕变性
6.2 蠕变机制分析
6.2.1 蠕变激活能
6.2.2 应力指数
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土元素对镁合金产品的强化浅析[J]. 王红炜,胡延明,连珍锐. 金属世界. 2017(01)
[2]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[3]镁合金高温抗蠕变性能研究现状[J]. 文丽华,吉泽升. 轻合金加工技术. 2016(09)
[4]热处理对挤压态Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr镁合金显微组织与力学性能的影响（英文）[J]. 张代东,郝晓伟,房大庆,柴跃生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[5]含稀土镁合金焊接技术的研究现状[J]. 杨翔,曹丽杰,王斌,黄皇,廉硕,林尚著. 上海工程技术大学学报. 2016(02)
[6]Gd与Ca对Mg-7Al-1Si镁合金组织和性能的影响[J]. 张莎,王武孝,杜胜. 特种铸造及有色合金. 2016(01)
[7]车用镁合金性能对汽车轻量化发展的影响[J]. 金霄,汤梓铭. 新技术新工艺. 2015(11)
[8]Ca对铸态Mg-5Sn-3Al-2Zn合金组织与性能的影响[J]. 曹凤红,陈云贵,丁武成,崔志明,窦韶旭. 特种铸造及有色合金. 2015(11)
[9]Formation and thermal stability of connected hard skeleton structure in ATX525 cast alloys[J]. Ke-qiang Qiu,Hui-han Zhang,Yan Re,Ying-lei Ren,Rong-de Li. China Foundry. 2015(06)
[10]Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为[J]. 陈晓亚,李全安,陈雷雷,周耀. 铸造. 2015(08)
博士论文
[1]Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr（wt.%）铸造耐热镁合金高温变形、强化及断裂机制的研究[D]. 尹冬弟.上海交通大学 2013
[2]高性能镁合金的研究及其在汽车工业中的开发应用[D]. 佟国栋.吉林大学 2011
[3]Mg-Y-Gd-Zn-Zr镁合金组织、性能及其蠕变行为研究[D]. 高岩.上海交通大学 2009
[4]AZ91镁合金高温变形行为的实验研究与数值模拟[D]. 丁汉林.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]La对Al-Cu-Mg合金组织性能及热裂影响[D]. 刘建.沈阳工业大学 2017
[2]Sr对Mg-9Li-3Al合金显微组织及高温力学性能研究[D]. 周伟.重庆大学 2011
本文编号：3645016
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