镁合金中第二相对孪晶分布特性的影响研究

发布时间：2017-10-14 02:14

  本文关键词：镁合金中第二相对孪晶分布特性的影响研究

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【摘要】：镁合金具有高的比强度和比刚度,易于回收,是最轻的金属结构材料,广泛应用在交通工具、数码产品和航空航天等领域,具有广阔的应用前景。但是由于镁合金是密排六方结构,在低温下滑移系较少,导致镁合金塑性变形能力差,严重制约了镁合金的应用。孪生是镁合金中重要的变形方式之一,而第二相会对孪晶的分布特性产生影响。因此研究镁合金中的第二相特性,通过控制合金中的第二相种类、大小和分布,从而对改善和提高镁合金的组织和性能有重要的应用价值。本次实验通过自行设计的定向凝固装置和铸造工艺制备了纯镁和镁合金铸锭,借助于金相显微镜、力学性能测试、扫描电镜和统计分析等手段,研究了纯镁中的第二相和镁合金中的组织,并对不同成分和含量的镁合金中孪晶进行了研究。结果表明：通过研究定向凝固过程中不同的冷却速度,对比分析不同冷却速度之间的温度差,找到一种可以保持较大温度梯度的冷却方式,在降温开始时,关闭控制炉体下部温度的控制箱,同时保持上部温度控制箱以20℃/1Omin和10℃/10min两种冷却速度进行降温,分析后发现后者可以更好的提高温度梯度。研究了纯镁中第二相的数量和分布,第二相颗粒的大小集中在100μ m以下,仅在少数位置产生了100μm以上的第二相颗粒,第二相在铸锭中从上向下数量逐渐增加。较多的第二相和大颗粒的第二相降低了纯镁的拉伸性能,但是对纯镁的压缩性能影响不够明显,拉伸变形后纯镁中出现了孪晶。定向凝固制备的镁合金中出现了成分偏析,增加合金成分,会使得偏析现象更加明显。铸造镁合金中有明显的第二相存在,随着合金元素含量的增加,第二相也随之增多,在合金中由于保护措施和熔炼工艺等不够完善,出现了较多种类的杂质元素,会对合金的性能有不利影响。经压缩变形后的组织中有明显的孪晶存在,孪晶之间既有平行也有交叉,大部分交叉孪晶接近垂直,即为{1012}孪生。孪晶长短粗细不均匀,既有贯穿晶粒的孪晶也有始于晶界止于晶内的孪晶。
【关键词】：镁合金 定向凝固 第二相 孪晶 力学性能
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 镁合金概述12-18
• 1.2.1 镁合金的性质12-15
• 1.2.2 镁合金的分类15-16
• 1.2.3 镁合金的牌号16
• 1.2.4 镁合金的应用16-18
• 1.3 镁合金的室温变形18-23
• 1.3.1 镁的晶体结构18
• 1.3.2 镁合金的塑性加工方法18-21
• 1.3.3 镁合金的塑性变形机制21-23
• 1.4 镁合金中影响孪生的因素23-26
• 1.5 镁合金中的第二相26-28
• 1.6 国内外研究现状28-29
• 1.7 课题的研究目的、意义及主要内容29-31
• 第二章 实验内容及方法31-39
• 2.1 实验原料31
• 2.2 实验设备31-33
• 2.3 实验工艺33-35
• 2.3.1 定向凝固33-34
• 2.3.2 普通熔炼凝固工艺34-35
• 2.4 样品制备35-36
• 2.4.1 金相样品的制备35-36
• 2.4.2 压缩试样制备36
• 2.5 组织表征36-39
• 2.5.1 成分鉴定36
• 2.5.2 组织观察36-37
• 2.5.3 第二相的统计37-39
• 第三章 定向凝固工艺、组织和性能研究39-53
• 3.1 定向凝固设计原理39-41
• 3.2 定向凝固工艺设计41-42
• 3.2.1 工艺流程41-42
• 3.2.2 热量的导入与导出分析42
• 3.3 纯镁的制备42-44
• 3.3.1 不同的冷却速度43-44
• 3.3.2 取样位置44
• 3.4 纯镁中第二相的分析44-50
• 3.4.1 纯镁中第二相的大小和面积分数44-46
• 3.4.2 不同位置的第二相分布和百分含量分析46-48
• 3.4.3 纯镁的力学性能分析48-49
• 3.4.4 拉伸试样中的组织49-50
• 3.5 本章小结50-53
• 第四章 不同成分和含量的镁合金中组织研究53-61
• 4.1 镁合金的制备53-54
• 4.1.1 定向凝固镁铝合金样品的制备53-54
• 4.1.2 铸造镁合金样品的制备54
• 4.2 定向凝固镁合金中的组织54-56
• 4.3 铸造镁合金中的组织56-60
• 4.3.1 镁铝合金中的组织56-57
• 4.3.2 镁锌合金中的组织57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 不同成分和含量的镁合金中的孪晶研究61-69
• 5.1 定向凝固镁合金压缩变形后组织中的孪晶61-64
• 5.1.1 合金组织中的孪晶形貌61-62
• 5.1.2 孪晶之间的相互关系62-64
• 5.2 铸造镁合金压缩变形后组织中的孪晶64-67
• 5.2.1 镁铝合金组织中的孪晶64-65
• 5.2.2 镁锌合金组织中的孪晶65-67
• 5.3 孪晶的两种形核机制67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-79
• 附录A：攻读硕士学位期间发表论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 周镇华,李建国,傅恒志;定向凝固技术及其研究进展[J];材料导报;1996年06期

2 秦洪;张喜燕;卓燕飞;;纯镁动态塑性变形的微观组织演变[J];电子显微学报;2011年Z1期

3 黄海军;韩秋华;;镁及镁合金的特性与应用[J];热处理技术与装备;2010年03期

4 屈伟平;高崧;;镁合金的特点及应用现状[J];金属世界;2011年02期

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本文编号：1028400