长周期有序堆垛结构增强Mg-Zn-Y-Mn合金的研究

发布时间：2017-05-24 17:08

  本文关键词：长周期有序堆垛结构增强Mg-Zn-Y-Mn合金的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,含长周期有序堆垛结构(LPSO)的Mg-RE-Zn系镁合金受到了研究者们越来越多的关注。其中,Mg-Zn-Y系合金微观组织独特,并拥有优越的力学性能,尤其是优异的高温力学性能,在很大程度上克服了常规镁合金塑性和高温力学性能差,绝对强度低的缺点,从而进一步扩大了镁合金在航空航天、3C产品和汽车等工程领域的应用。本文采用常规铸造方法,制备出系列Mg-Zn-Y-Mn(-Ca)合金,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对合金的微观组织进行分析和表征。研究了Zn/Y原子比对Mg-Zn-Y-Mn合金组织演变及力学性能的影响;Ca元素的添加对合金微观组织和力学性能的影响,尤其是Ca在长周期相形成和转化中的作用;通过对合金进行固溶处理,研究合金中LPSO相及W相形貌的转变;并对合金进行正挤压处理,探索了经过挤压后长周期镁合金微观组织的变化,最后对挤压态合金进行力学性能测试。研究得出的结果如下:Mg94-xZn2.5+xY2.5Mn1合金组织根据Zn/Y原子比的不同形成不同的Mg-Zn-Y三元相,当Zn/Y=1时,合金组织由α-Mg,X相(Mg12YZn,18R-LPSO)和W相(Mg3Zn3Y2)组成,当Zn/Y=1.5时,合金组织由α-Mg和W相(Mg3Zn3Y2)组成,当Zn/Y1.5时,合金组织由α-Mg,W相(Mg3Zn3Y2)和I相(Mg3Zn6Y)组成。铸态Mg94-xZn2.5Y2.5Mn1Cax合金组织由α-Mg基体,X相(Mg12YZn,18R-LPSO)和W相(Mg3Zn3Y2)组成,元素Ca的加入,可明显细化合金组织,并显著促进合金中LPSO相的生成并抑制W相的析出,加入0.34 at.%Ca使长周期强化相的体积分数由原来的8.9%提高到24.8%,W相由原来的19.4%减少到11.6%,通过组织的优化,明显提高了合金的力学性能。在固溶处理过程中,合金中的LPSO结构类型会发生由18R到14H的转化,铸态合金中的18R呈条块状分布于晶界处,固溶态合金中的14H-LPSO结构呈细层片状分布在基体上。网状共晶组织在固溶处理过程中得以消除,粗大的鱼骨状W相转变为尺寸较小的球状颗粒,并且在基体上呈现均匀分布。LPSO相与W相形貌的转变对合金力学性能,尤其是塑性起到了显著的强化效果。合金在正挤压过程中发生动态再结晶,得到细小的等轴晶,并且形成平行于挤压方向的基面织构。此外,W相被挤碎成小颗粒起到弥散强化的作用,LPSO相在挤压过程中发生了小角度的扭折。MgZn2.5Y2.5Mn1Ca0.34合金经固溶处理后正挤压可获得优异的综合力学性能,室温抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(?)分别达到415MPa、348MPa和16.4%。
【关键词】：Mg-Zn-Y-Mn合金 长周期有序堆垛结构(LPSO) 固溶处理 正挤压 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 镁及镁合金11-13
• 1.1.1 纯镁的性能11
• 1.1.2 变形镁合金11-12
• 1.1.3 ZM系变形镁合金12-13
• 1.2 镁合金的强化方式13-16
• 1.2.1 合金化13
• 1.2.2 固溶强化13-14
• 1.2.3 析出强化14-15
• 1.2.4 弥散强化15
• 1.2.5 细晶强化15
• 1.2.6 形变强化15-16
• 1.2.7 复合强化16
• 1.3 长周期镁合金16-19
• 1.3.1 长周期结构16-18
• 1.3.2 Mg-Zn-Y系长周期镁合金的研究现状18-19
• 1.4 选题意义与研究内容19-21
• 1.4.1 选题意义19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 参考文献21-25
• 第二章 实验过程与研究方法25-35
• 2.1 合金的制备25-30
• 2.1.1 实验工艺路线25-26
• 2.1.2 合金熔炼工艺26-30
• 2.2 热处理工艺30
• 2.3 正挤压工艺30-31
• 2.4 显微组织观察及力学性能试验31-35
• 2.4.1 显微组织观察31-32
• 2.4.2 力学性能测试32-35
• 第三章 Zn/Y原子比对Mg-Zn-Y-Mn合金组织演变及力学性能的影响35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 Mg-Zn-Y系合金中的三元相35-36
• 3.3 不同Zn/Y原子比对Mg-Zn-Y-Mn合金显微组织的影响36-38
• 3.4 不同Zn/Y原子比对Mg-Zn-Y-Mn合金力学性能的影响38-40
• 3.5 小结40-41
• 参考文献41-43
• 第四章 Ca合金化对Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金显微组织及力学性能的影响43-55
• 4.1 引言43-44
• 4.2 Ca对Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金显微组织的影响44-48
• 4.3 Ca对Mg_(94)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1合金力学性能的影响48-50
• 4.4 小结50-52
• 参考文献52-55
• 第五章 固溶处理对MgZn_(2.5)Y_(2.5)Mn)1(-Ca_(0.34))合金显微组织及力学性能的影响55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 固溶温度的选择56
• 5.3 固溶处理对Mg_(93.66)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1Ca_(0.34)合金显微组织的影响56-62
• 5.3.1 固溶时间对组织的影响56-60
• 5.3.2 LPSO结构类型的转变60-61
• 5.3.3 W相的形貌转变及其球化机理分析61-62
• 5.4 固溶处理对Mg_(93.66)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1Ca_(0.34)合金力学性能的影响62-65
• 5.4.1 纳米压痕测试62-63
• 5.4.2 拉伸性能测试63-65
• 5.5 小结65-67
• 参考文献67-69
• 第六章 正挤压对Mg_(93.66)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1Ca_(0.34)合金显微组织及力学性能的影响69-81
• 6.1 引言69-70
• 6.2 正挤压工艺的确定70-71
• 6.3 Mg_(93.66)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1Ca_(0.34)合金正挤压后的显微组织71-75
• 6.4 Mg_(93.66)Zn_(2.5)Y_(2.5)Mn_1Ca_(0.34)合金正挤压后的力学性能75-76
• 6.5 小结76-78
• 参考文献78-81
• 第七章 结论与展望81-83
• 7.1 结论81-82
• 7.2 展望82-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85

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1 王杰;长周期有序堆垛结构增强Mg-Zn-Y-Mn合金的研究[D];太原理工大学;2016年

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本文编号：391411