Mg 2 (Si x Sn 1-x )相增强Mg-Sn-Si合金强韧化机理

发布时间：2022-07-29 13:44

　　本文以Mg-Sn-Si及其变质合金为研究对象,采用XRD、OM、SEM、EDS及TEM等分析测试手段,研究合金的相组成、组织特征、强化相Mg₂(Si_xSn_1-x)形貌及其演化规律。采用第一性原理计算,揭示Mg₂(Si_x Sn_1-x)相自身的强韧化机理、理想生长形态及Mg₂(Si_xSn_1-x)/Mg界面的结合性质,分析Sn在Bi、Sb、Sr、Y及其复合变质Mg-Sn-Si合金中所起的作用机理,探讨Mg₂(Si_xSn_1-x)相球化机制。在Mg-Si合金中添加Sn可以细化α-Mg和共晶组织,使Mg₂Si_共晶相形貌由粗大汉字状向短杆状和棒状转变。增加Sn含量,Mg-Sn-Si合金初生相的形貌趋向不规则,出现中空、甚至花瓣形Mg₂Si_初生相。Mg

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 Mg-Si合金研究现状
        1.1.1 Mg-Si合金的性质
        1.1.2 Mg-Si合金的变质处理
    1.2 Mg_2Si相形貌与性质研究现状
        1.2.1 Mg_2Si相的形貌
        1.2.2 Mg_2Si晶体本征性质的研究现状
    1.3 Mg-Sn-Si合金研究现状
    1.4 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相
    1.5 选题背景及意义
    1.6 研究内容、目的及拟解决的主要问题
2 研究方法
    2.1 研究技术路线
    2.2 实验材料与实验设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 铸态合金试样的制备
        2.3.2 腐蚀及萃取样品的制备
    2.4 样品表征分析
        2.4.1 组织形貌观察及能谱分析
        2.4.2 微区结构形态分析
        2.4.3 物相分析
        2.4.4 拉伸试验
        2.4.5 硬度检测
    2.5 计算方法及计算模型
        2.5.1 Mg_2Si和 Mg2Sn晶体模型构建
        2.5.2 表面模型构建
        2.5.3 界面模型构建
        2.5.4 表面吸附模型构建
3 Mg-Sn-Si合金强化相Mg_2(Si_xSn_(1-x))及其强韧化机理
    3.1 Mg-Sn-Si合金中的Mg_2(Si_xSn_(1-x))相
        3.1.1 Mg-Sn-Si合金的铸态组织
        3.1.2 Mg-Sn-Si合金中初生相Mg_2(Si_xSn_(1-x))的形貌
        3.1.3 Mg-Sn-Si合金共晶Mg_2(Si_xSn_(1-x))的形貌
    3.2 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相强韧化机理
        3.2.1 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相结构稳定性
        3.2.2 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相弹性常数和力学性质
        3.2.3 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相强韧化机理
        3.2.4 Mg_2(Si_xSn_(1-x))晶体中的点缺陷
    3.3 小结
4 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相生长形貌及界面性质
    4.1 Mg_2(Si_xSn_(1-x))相的生长形貌
        4.1.1 Sn合金化对Mg_2Si固-液界面结构的影响
        4.1.2 影响Mg_2(Si_xSn_(1-x))晶体生长形态的重要晶面
    4.2 Sn对 Mg_2(Si_xSn_(1-x))/Mg界面结合性质影响
        4.2.1 Mg_2Si表面终端的确定
        4.2.2 Sn对 Mg_2(Si_xSn_(1-x))/Mg界面结合性质的影响
    4.3 小结
5 合金元素对Mg-Sn-Si合金的变质及变质机理
    5.1 Sb变质Mg-Sn-Si合金
        5.1.1 Sb变质Mg-(Sn-)Si合金显微组织及强化相形貌
        5.1.2 Sn对 Sb变质Mg_2(Si_xSn_(1-x))晶体异质形核的影响
    5.2 Y变质Mg-Sn-Si合金
        5.2.1 Y变质Mg-Sn-Si合金显微组织及MgSiY三元相
        5.2.2 MgSiY三元相结构稳定性预测及生长形态模拟
    5.3 Bi变质Mg-Sn-Si合金
        5.3.1 Bi对 Mg-Sn-Si合金组织的影响
        5.3.2 Mg-Sn-Si合金Bi变质机制
    5.4 Sn对 Sr变质Mg-Si合金组织及强化相形貌的影响
        5.4.1 Sr变质Mg-Sn-Si合金显微组织
        5.4.2 Sn对 Sr变质Mg-Si合金强化相形貌的影响
    5.5 Mg-5Sn-1Si合金的复合变质
        5.5.1 复合变质Mg-5Sn-1Si合金的显微组织
        5.5.2 复合变质对Mg-5Sn-1Si合金强化相的影响
    5.6 合金元素在Mg_2Si晶体表面的吸附及球状Mg_2(Si_xSn_(1-x))相的形成
        5.6.1 合金元素在Mg_2Si晶体表面的吸附
        5.6.2 吸附层成键分析
        5.6.3 球状Mg_2(Si_xSn_(1-x))相的形成
    5.7 小结
6 变质Mg-Sn-Si合金的力学性能及拉伸断口形貌
    6.1 变质Mg-5Sn-1Si合金的力学性能
        6.1.1 铸态Mg-5Sn-1Si合金的力学性能
        6.1.2 挤压态Mg-5Sn-1Si合金的力学性能
    6.2 变质Mg-5Sn-1Si合金拉伸断口形貌
    6.3 小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 后续研究的建议
致谢
参考文献
攻读博士期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]超声处理协同Er和Ce复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响[J]. 柏世梅,尧军平,孙众.  特种铸造及有色合金. 2019(01)
[2]Ce对Mg-3Al-2.5Si合金中初生Mg2Si相的变质作用与机理[J]. 李克,李健,胡斐,夏智.  有色金属工程. 2019(01)
[3]不同成分Al-Mg2Si复合材料相成分变化规律[J]. 李英民,刘桐宇,任玉艳.  中国有色金属学报. 2018(12)
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[7]Mg-Si-Sn-Bi材料退火过程中微结构演变与热电性能[J]. 宋贵宏,刘倩男,孟雪,胡方,王超,杜昊.  人工晶体学报. 2018(05)
[8]Mg2Si1-xSnx合金的组织和性能[J]. 周琦,臧树俊,李延荣.  兰州理工大学学报. 2018(02)
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博士论文
[1]变质Al-20wt.%Mg2Si合金中初生Mg2Si生长形貌演化与调控机制[D]. 陈磊.吉林大学 2015
[2]往复挤压Mg-Al-Si合金的组织、性能及强化机制[D]. 宋佩维.西安理工大学 2007

硕士论文
[1]挤压态Mg-Sn-Si-Sr合金组织、性能及其蠕变行为研究[D]. 郭强.沈阳工业大学 2013
[2]Bi、Y和Nd对AZ81镁合金力学性能的影响[D]. 任文亮.河南科技大学 2010
[3]锶、锑变质初生Mg2Si的生长形态[D]. 刘波.吉林大学 2010
[4]P对Mg-Si-Sn系合金中Mg2Si的变质[D]. 姜丽丽.吉林大学 2009



本文编号：3666568