Mg-9Gd-2Y-2Zn-0.5Zr热处理工艺研究
发布时间：2021-07-12 14:01
Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金在热处理、变形和时效过程中会形成LPSO相,使其具有超高强韧的力学性能和耐热性能,而在越来越多的领域需要镁合金的这些性能,使得该系列合金受到了越来越广泛的关注。因此,针对Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的强韧性研究对于该合金广泛应用有着重要意义。本文以山西省银光镁业提供的Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金为研究对象,对材料进行了不同温度、不同时间的固溶时效热处理,采用光学显微镜、扫描电镜观察分析了其微观组织,使用XRD衍射仪对物相进行了分析,显微硬度测试仪测试了材料的显微硬度,静态拉伸机测试了材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率。研究了热处理工艺对挤压态材料显微组织演变和力学性能的影响。并通过Minitab软件基于中心复合设计法对材料的热处理工艺进行了模型构建和响应优化,确定了最佳的热处理方案并进行试验验证。研究结果表明:（1）Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金挤压态合金中中主要物相为α-Mg基体和LPSO相,固溶后材料中的主要物相没有改变。在低温固溶过程中,固溶强化和晶粒粗化共同对合金的硬度起作用,当固溶强化起主...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验技术路线图
中北大学学位论文15上下砧板进行加热，加热温度为440℃，以避免在挤压过程中热量大量流失而导致开裂。先沿着z轴进行挤压（如图2-2），从200mm挤压至100mm，此时x边长约279mm，y边长约285mm,z边长为100mm;再调整方向，沿着y轴进行挤压，挤压至140mm,此时x边长约316mm，y边长约140mm,z边长为180mm;调整方向，沿x轴挤压至158mm，此时，x边长约158mm，y边长约220mm,z边长为230mm。根据公式2-1和2-2计算，得到真变形量为2.097。hH)ln(（2-1）)ln()ln()(ln112233HhHhHh总（2-2）图2-2挤压方向示意图Fig.2-2schematicdiagramofextrusiondirection为保证试验的准确性，选取试样是统一选择靠近心部的试样，对其进行试验分析。2.2.3热处理镁合金的显微组织和力学性能可以通过在合适的温度下加热该合金、保持该温度一段时间并选择合适的冷却方法来改变。本文中的热处理方法是固溶+人工时效处理。固溶处理主要目的是将合金的析出相溶解在基体中以获得过饱和固溶体。时效热处理是为了达到时效析出相弥散分布在基体中形成沉淀相以强化合金性能。本文使用SXW-6-6型箱式电阻炉，对试样进行固溶处理，到达保温时间后，将试样从炉中快速夹出，在70℃水中快速冷却以形成过饱和固溶体。使用DHG-9070B箱式鼓风电阻炉对试样进行时效
中北大学学位论文16处理，到达所要求的保温时间后，将试样从炉中拿出，空冷。2.3实验方法2.3.1差热分析（挤压态）取挤压变形后的Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金的微量试样，使用本学院的WCR-2CDTA1600型差热分析仪以10℃/min的升温速度在惰性气体氩气的保护下进行差热分析，得到相关数据，绘制差热分析曲线，观察分析曲线吸热与放热峰，结合Mg合金的相关相图，确定Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金的相变点，以为固溶处理提供温度的试验范围。观察分析曲线吸热与放热峰，发现随着温度的升高，在520℃时曲线出现了比较明显的吸热峰，结合镁合金的相关相图，可以确定合金的共晶温度约为520℃。图2-3挤压变形后Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金差热分析结果Fig.2-3resultsofdifferentialthermalanalysisofMg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zrmagnesiumalloyafterforgingdeformation
【参考文献】：
期刊论文
[1]GW92镁合金均匀化工艺研究[J]. 张晋禄,张治民. 热加工工艺. 2020(12)
[2]Effect of heat treatment on the microstructure and micromechanical properties of the rapidly solidified Mg61.7Zn34Gd4.3 alloy containing icosahedral phase[J]. Wen-bo Luo,Zhi-yong Xue,Wei-min Mao. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(07)
[3]高性能稀土镁合金研究与应用进展[J]. 董天宇. 世界有色金属. 2018(19)
[4]Y、Ca复合添加对AZ81镁合金组织和性能的影响[J]. 陈君,张清. 铸造. 2018(12)
[5]Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金减振性能的研究[J]. 张军,寇子明,杨亚琴,李小文. 热加工工艺. 2018(18)
[6]Mg-Al系镁合金的耐蚀性能研究进展[J]. 吴进,罗岚,刘勇,熊庭辉. 腐蚀与防护. 2018(09)
[7]基于神经网络算法的高强镁合金热处理工艺优化[J]. 邢娜,马云峰. 热加工工艺. 2018(14)
[8]Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织与性能研究[J]. 石泽民,张治民,于建民,崔静钰. 热加工工艺. 2018(11)
[9]热处理对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响[J]. 杨晓明. 热加工工艺. 2018(08)
[10]新型稀土镁合金的研究进展[J]. 邢清源,孟令刚,杨守杰,周永江,张兴国. 铸造. 2018(04)
博士论文
[1]稀土镁合金导热性能及高导热镁合金研究[D]. 钟丽萍.重庆大学 2016
硕士论文
[1]时效沉淀相对Mg-Gd-Y-Zr合金腐蚀行为的影响[D]. 于爽.内蒙古工业大学 2019
[2]Al-2.5C中间合金的制备及其对AZ31镁合金的细化作用研究[D]. 赵玉珍.大连理工大学 2017
[3]低镁含量金属型铸造铝镁合金的强韧性提高研究[D]. 王洪飞.齐鲁工业大学 2016
[4]Mg-Sn-Zn-Ca合金的微观组织与力学行为研究[D]. 唐恒.山东大学 2016
[5]耐热Mg-Al-Sn合金微观组织和力学性能的研究[D]. 李栋.哈尔滨工程大学 2016
[6]大型高强耐热镁合金构件的热处理工艺研究[D]. 田治坤.中北大学 2016
[7]Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr镁合金热变形行为及热旋组织性能演变[D]. 靳学泽.哈尔滨工业大学 2015
[8]AM60/6061、AM60/A390液固复合工艺与界面组织性能的研究[D]. 马立坤.合肥工业大学 2015
[9]ME21镁合金热变形研究[D]. 韩韡.重庆大学 2014
[10]镁合金板带热轧热力耦合有限元仿真分析[D]. 刘声宏.重庆大学 2010
本文编号：3280042
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验技术路线图
中北大学学位论文15上下砧板进行加热，加热温度为440℃，以避免在挤压过程中热量大量流失而导致开裂。先沿着z轴进行挤压（如图2-2），从200mm挤压至100mm，此时x边长约279mm，y边长约285mm,z边长为100mm;再调整方向，沿着y轴进行挤压，挤压至140mm,此时x边长约316mm，y边长约140mm,z边长为180mm;调整方向，沿x轴挤压至158mm，此时，x边长约158mm，y边长约220mm,z边长为230mm。根据公式2-1和2-2计算，得到真变形量为2.097。hH)ln(（2-1）)ln()ln()(ln112233HhHhHh总（2-2）图2-2挤压方向示意图Fig.2-2schematicdiagramofextrusiondirection为保证试验的准确性，选取试样是统一选择靠近心部的试样，对其进行试验分析。2.2.3热处理镁合金的显微组织和力学性能可以通过在合适的温度下加热该合金、保持该温度一段时间并选择合适的冷却方法来改变。本文中的热处理方法是固溶+人工时效处理。固溶处理主要目的是将合金的析出相溶解在基体中以获得过饱和固溶体。时效热处理是为了达到时效析出相弥散分布在基体中形成沉淀相以强化合金性能。本文使用SXW-6-6型箱式电阻炉，对试样进行固溶处理，到达保温时间后，将试样从炉中快速夹出，在70℃水中快速冷却以形成过饱和固溶体。使用DHG-9070B箱式鼓风电阻炉对试样进行时效
中北大学学位论文16处理，到达所要求的保温时间后，将试样从炉中拿出，空冷。2.3实验方法2.3.1差热分析（挤压态）取挤压变形后的Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金的微量试样，使用本学院的WCR-2CDTA1600型差热分析仪以10℃/min的升温速度在惰性气体氩气的保护下进行差热分析，得到相关数据，绘制差热分析曲线，观察分析曲线吸热与放热峰，结合Mg合金的相关相图，确定Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金的相变点，以为固溶处理提供温度的试验范围。观察分析曲线吸热与放热峰，发现随着温度的升高，在520℃时曲线出现了比较明显的吸热峰，结合镁合金的相关相图，可以确定合金的共晶温度约为520℃。图2-3挤压变形后Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr镁合金差热分析结果Fig.2-3resultsofdifferentialthermalanalysisofMg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zrmagnesiumalloyafterforgingdeformation
【参考文献】：
期刊论文
[1]GW92镁合金均匀化工艺研究[J]. 张晋禄,张治民. 热加工工艺. 2020(12)
[2]Effect of heat treatment on the microstructure and micromechanical properties of the rapidly solidified Mg61.7Zn34Gd4.3 alloy containing icosahedral phase[J]. Wen-bo Luo,Zhi-yong Xue,Wei-min Mao. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(07)
[3]高性能稀土镁合金研究与应用进展[J]. 董天宇. 世界有色金属. 2018(19)
[4]Y、Ca复合添加对AZ81镁合金组织和性能的影响[J]. 陈君,张清. 铸造. 2018(12)
[5]Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金减振性能的研究[J]. 张军,寇子明,杨亚琴,李小文. 热加工工艺. 2018(18)
[6]Mg-Al系镁合金的耐蚀性能研究进展[J]. 吴进,罗岚,刘勇,熊庭辉. 腐蚀与防护. 2018(09)
[7]基于神经网络算法的高强镁合金热处理工艺优化[J]. 邢娜,马云峰. 热加工工艺. 2018(14)
[8]Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织与性能研究[J]. 石泽民,张治民,于建民,崔静钰. 热加工工艺. 2018(11)
[9]热处理对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响[J]. 杨晓明. 热加工工艺. 2018(08)
[10]新型稀土镁合金的研究进展[J]. 邢清源,孟令刚,杨守杰,周永江,张兴国. 铸造. 2018(04)
博士论文
[1]稀土镁合金导热性能及高导热镁合金研究[D]. 钟丽萍.重庆大学 2016
硕士论文
[1]时效沉淀相对Mg-Gd-Y-Zr合金腐蚀行为的影响[D]. 于爽.内蒙古工业大学 2019
[2]Al-2.5C中间合金的制备及其对AZ31镁合金的细化作用研究[D]. 赵玉珍.大连理工大学 2017
[3]低镁含量金属型铸造铝镁合金的强韧性提高研究[D]. 王洪飞.齐鲁工业大学 2016
[4]Mg-Sn-Zn-Ca合金的微观组织与力学行为研究[D]. 唐恒.山东大学 2016
[5]耐热Mg-Al-Sn合金微观组织和力学性能的研究[D]. 李栋.哈尔滨工程大学 2016
[6]大型高强耐热镁合金构件的热处理工艺研究[D]. 田治坤.中北大学 2016
[7]Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr镁合金热变形行为及热旋组织性能演变[D]. 靳学泽.哈尔滨工业大学 2015
[8]AM60/6061、AM60/A390液固复合工艺与界面组织性能的研究[D]. 马立坤.合肥工业大学 2015
[9]ME21镁合金热变形研究[D]. 韩韡.重庆大学 2014
[10]镁合金板带热轧热力耦合有限元仿真分析[D]. 刘声宏.重庆大学 2010
本文编号：3280042
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3280042.html
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