AM50-Nd铸造镁合金热裂行为研究

发布时间：2017-09-07 22:41

  本文关键词：AM50-Nd铸造镁合金热裂行为研究

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【摘要】：镁合金凭借其低密度、较高的比刚度,良好的铸造性能被公认为轻型环保金属材料,如今广泛应用于航空航天事业,汽车领域,3C产品及医疗器材方面。但由于镁合金凝固区间较宽,在铸造过程中易形成热裂纹而降低铸件的性能,限制了它在重工业方面的发展,因此对镁合金热裂行为的研究有着重要的意义。AM50作为Mg-Al-Mn系列镁合金的一种,拥有优良的韧性、塑性及抗冲击能力,应用范围广,但存在耐热性差等问题。含稀土镁合金由于具有较高高温力学性能,以及优良的抗蠕变性能等优点,近年来被广泛的应用于新型耐热镁合金的研究中。特别是Nd作为稀土元素的一种,具有细化晶粒,改善合金组织等优点,对于新型镁合金AM50-Nd,其推广应用尚需对该合金诸如热裂敏感性等进行更深了解。为此,本论文通过Clyne和Davies的理论模型对AM50-Nd镁合金以及AZ91镁合金的热裂敏感性进行预测,采用“T”字形热裂模具进行浇注实验,通过石蜡熔融法测得AM50-Nd系合金裂纹体积。通过A/D转换,使用计算机采集AM50-Nd系合金凝固过程中的温度以及收缩应力信号数据,作出进一步的处理并绘制曲线,确定了合金产生热裂的时间和温度。借助X射线衍射仪和扫描电镜对合金第二相进行检测分析并观察断口处热裂纹的显微组织。探讨了合金凝固最后阶段固相分数,凝固温度区间特征以及合金脆弱区域凝固温度变化对AM50-Nd合金热裂敏感性的影响,并将AM50镁合金与传统的AZ91镁合金进行了对比。理论预测与试验结果均表明,AM50-Nd镁合金和AZ91镁合金热裂敏感性系数(C SC)的顺序为:AZ91AM50AM50-0.5wt.%NdAM50-1wt.%NdAM50-2wt.%NdAM50-4wt.%Nd,其中,AM50合金的热裂敏感性比AZ91高,AM50合金中加入Nd后热裂敏感性提高,并且热裂敏感性随Nd含量增加而提高,AM50-4wt.%Nd镁合金的热裂敏感性最大。AM50-Nd镁合金热裂纹发生的主要热裂机理有液膜理论、凝固收缩补偿理论和晶间搭桥理论。随着Nd含量的增加,凝固时共晶液相降低,液膜的强度降低,流动性变差,承受凝固收缩应力的能力变弱而使热裂敏感性升高。AZ91、AM50镁合金在凝固末期剩余的液相分数较多,能够及时对裂纹进行补缩,使裂纹愈合。并且会以晶间搭桥的方式,增大枝晶间的结合力,降低合金的热裂倾向性。
【关键词】：AM50-Nd合金 热裂敏感性 收缩应力 凝固曲线 热裂机理
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 镁及镁合金9-11
• 1.1.1 镁及镁的特性9
• 1.1.2 镁合金及其特性9-10
• 1.1.3 镁合金的应用10-11
• 1.2 合金的热裂及热裂机理11-14
• 1.2.1 热裂特征及分类11
• 1.2.2 合金热裂理论11-14
• 1.3 热裂倾向性的实验评定方法14-15
• 1.3.1 热裂环法14-15
• 1.3.2 临界尺寸法15
• 1.3.3 临界载荷法15
• 1.4 影响合金热裂性能的因素15-16
• 1.4.1 合金性质的影响15-16
• 1.4.2 浇注条件的影响16
• 1.4.3 铸型的影响16
• 1.5 本课题研究的意义及目的16-17
• 第2章 实验材料及实验方法17-25
• 2.1 实验成分17-18
• 2.2 实验采用的设备18-21
• 2.2.1 热裂测试系统18
• 2.2.2 模具部分18-19
• 2.2.3 信号采集装置19-20
• 2.2.4 信号转换装置20
• 2.2.5 输出装置20-21
• 2.3 合金的熔炼与浇注成型21
• 2.4 镁合金的热分析21-23
• 2.5 热裂纹体积的测定23-24
• 2.6 显微组织的观察24-25
• 2.6.1 光学显微观察24
• 2.6.2 扫描电镜显微观察24
• 2.6.3 XRD分析24-25
• 第3章 Mg-Al系合金热裂敏感性预测及热裂机理研究25-37
• 3.1 Clyne-Davies模型预测AM50和AZ91合金的原理25-26
• 3.2 AM50和AZ91合金热裂敏感性预测26-28
• 3.3 合金脆性区域对热裂敏感系数的影响28-29
• 3.4 合金第二相分析29-31
• 3.5 AM50和AZ91镁合金热裂机理研究31-34
• 3.6 凝固收缩应力曲线变化对AM50和AZ91合金热裂敏感性的表征34-35
• 3.7 AM50与AZ91镁合金裂纹体积35-37
• 第4章 AM50-Nd合金实验结果与分析37-58
• 4.1 AM50-Nd合金的热裂敏感性预测37-41
• 4.1.1 AM50-Nd系合金热裂敏感性预测37-39
• 4.1.2 合金脆性区域对热裂敏感系数的影响39-41
• 4.2 凝固路径对AM50-Nd合金热裂敏感性的影响41-43
• 4.2.1 AM50-Nd镁合金糊状区凝固特征41-42
• 4.2.2 AM50-Nd合金的凝固温度区间特征对热裂敏感性的影响42-43
• 4.3 AM50-Nd系合金第二相分析43-47
• 4.4 AM50-Nd系合金热裂机理研究47-58
• 4.4.1 AM50-Nd系合金断口形貌特征47-51
• 4.4.2 AM50-Nd合金断口截面形貌对热裂机理的表征51-52
• 4.4.3 凝固收缩应力曲线变化对AM50-Nd合金热裂敏感性的表征52-55
• 4.4.4 裂纹体积对AM50-Nd合金热烈敏感性的表征55-58
• 第5章 结论58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王怀国;;镁合金热裂行为研究进展[J];材料导报;2014年19期

2 侯丹辉;梁松茂;陈荣石;董闯;;砂型铸造Mg-6Al-xZn合金凝固行为及晶粒尺寸[J];金属学报;2014年05期

3 黄皓;付彭怀;彭立明;蒋海燕;王迎新;翟春泉;;模具温度和浇注温度对AZ91D镁合金热裂和流动性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2012年01期

4 黄张洪;曲恒磊;富招弟;孙丹;舒滢;杨健;杨建朝;;Zr对Mg-6Zn-2Y合金组织及凝固行为的影响[J];金属热处理;2011年09期

5 刘正;;镁产业发展瓶颈与汽车应用需求牵引的重要作用[J];新材料产业;2010年08期

6 吴国华;孙明;王玮;丁文江;;镁合金纯净化研究新进展[J];中国有色金属学报;2010年06期

7 黄张洪;赵惠;吕利强;高文柱;;热分析技术及其应用[J];热加工工艺;2010年07期

8 金超;冯娟娟;;金属镁行业节能减排与清洁生产[J];科技信息;2009年29期

9 黄张洪;张燕;陈荣石;韩恩厚;;Mg-Zn-Y-Zr合金热裂敏感性的研究[J];铸造;2009年08期

10 陈晓强;刘江文;罗承萍;;高强度Mg-Zn系合金的研究现状与发展趋势[J];材料导报;2008年05期

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本文编号：810307