含LPSO结构相的镁合金组织与性能研究

发布时间：2017-03-18 23:04

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【摘要】：Mg-Gd-Y系镁合金具有优异的力学性能,但是由于其成本较高,不利于普遍应用。所以,在保证力学性能优势的前提下,降低合金中稀土元素的含量,研制一些新型合金成为Mg-RE系合金重点发展的方向之一。据此,本文将以稀土元素Gd和Y总质量为9%、原子比为1：1的Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金系为基础,通过添1%、2%、3%的Zn元素获得具有长周期堆垛有序结构强化相的Mg-Gd-Y合金,考察固溶处理和变形工艺对合金微观组织及力学性能的影响,并探讨长周期堆垛有序结构相对合金组织性能的影响。 结果表明,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金中添加Zn元素,可以使合金组织中形成具有长周期堆垛有序结构的X-Mg12(Y,Gd)Zn相。随着Zn元素含量的变化,合金中长周期堆垛有序结构相含量呈先增多后减少的趋势。合金系经过500℃×16h固溶处理后,沿晶界分布的Mg5(Gd,Y)相转变为LPSO结构相,即发生β—-X的相变过程,晶界处LPSO结构相无明显变化。另外,Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金经过500℃固溶处理64h后,晶粒尺寸没有明显长大,长周期堆垛有序结构相不能完全固溶到基体中；经过540℃固溶处理64h,晶界处长周期堆垛有序结构相基本溶解到基体中,针状LPSO结构相贯穿整个晶粒。 为进一步研究长周期堆垛有序结构相对Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金变形行为的影响,对经过500℃×10h均匀化处理的合金分别采取热挤压和热轧变形。合金经过450℃挤压变形后,LPSO结构相沿着挤压方向呈流线型分布,具有良好的塑性,挤压变形促进了晶内LPSO结构相的形成。室温下,挤压态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%,具有良好的强韧综合性能。合金经过450℃轧制变形可以获得完整没有裂纹的板材。合金晶界处的LPSO结构相产生弯曲,并沿着流线方向分布,同时基体中生成层片状LPSO结构相。Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金经过450℃轧制后的板材具有良好综合力学性能,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为340MPa、264MPa和12.3%。
【关键词】：稀土镁合金 长周期堆垛有序结构 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 镁及镁合金概述9-14
• 1.1.1 镁的物理化学性质9-10
• 1.1.2 镁合金的分类10
• 1.1.3 镁合金的变形机制10-11
• 1.1.4 镁合金的基本特征11
• 1.1.5 镁合金的应用11-14
• 1.2 镁合金的强韧化途径14-21
• 1.2.1 合金元素的强化14-17
• 1.2.2 热处理强化17-19
• 1.2.3 弥散强化19
• 1.2.4 细晶强化19-20
• 1.2.5 形变强化20
• 1.2.6 复合强化20-21
• 1.3 高性能稀土镁合金的研究进展21-24
• 1.4 课题研究的意义和内容24-26
• 2 实验材料及方法26-30
• 2.1 实验原材料26
• 2.2 实验方法26-27
• 2.2.1 铸造工艺26
• 2.2.2 热挤压工艺26
• 2.2.3 轧制工艺26-27
• 2.2.4 固溶处理27
• 2.3 显微组织及力学性能分析27-30
• 2.3.1 成分分析27
• 2.3.2 显微组织观察27-28
• 2.3.3 X射线衍射分析28
• 2.3.4 扫描电镜和能谱分析28
• 2.3.5 电子探针分析28
• 2.3.6 室温力学性能测试28-29
• 2.3.7 高温力学性能测试29-30
• 3 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr(x=0,1,2,3)合金的制备与研究30-48
• 3.1 合金成分设计30
• 3.2 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金组织与相分析30-39
• 3.2.1 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金铸态显微组织及相分析30-34
• 3.2.2 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金固溶态显微组织及相分析34-39
• 3.3 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金固溶过程中微观组织演变39-46
• 3.3.1 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金500℃固溶过程中微观组织演变39-43
• 3.3.2 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金540℃固溶过程中微观组织演变43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金形变强化的研究48-65
• 4.1 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金挤压形变强化的研究48-53
• 4.1.1 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金热挤变形工艺48
• 4.1.2 热挤态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金的显微组织48-50
• 4.1.3 热挤态Mg-6Gd-3Y-0.5Zr-2Zn合金力学性能分析50-53
• 4.2 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金轧制形变强化的研究53-64
• 4.2.1 Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金轧制变形的工艺设计53-55
• 4.2.2 轧制温度对Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金轧制变形宏观形貌的影响55-57
• 4.2.3 轧制温度对Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金微观组织及相的影响57-62
• 4.2.4 轧制温度对Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能的影响62-64
• 4.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 苗润琪;强磁场下镁合金热处理组织研究及Mg-Ti薄膜制备[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：255142