高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金显微组织、强塑性和断裂韧性
发布时间：2021-12-23 03:07
本文采用铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金,通过均匀化处理、挤压变形及时效处理,分析各种状态合金的显微组织及力学性能,研究了不同热处理工艺及不同挤压参数对合金的组织及力学性能的影响,并对断裂韧性进行深入研究。铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织由等轴晶和晶界处大量网状分布Mg3Gd相构成,且有少量层片状LPSO结构。在经过510℃均匀化8h后水冷处理,合金中大量的晶界处第二相得到了有效的回溶。对于均匀化后随炉冷却处理,合金在缓慢的冷却速度下生成大量层片状14H-LPSO结构。经过均匀化处理后的合金力学性能都有所改善,含有大量层片状LPSO结构的试样塑性反而不如水冷试样,主要是因为其不具备方向性,且在铸态试样的组织中容易成为裂纹源。合金在挤压变形后呈现典型的双模组织。随着挤压温度及挤压速率的升高,合金的再结晶区比例增大,强度下降,塑性上升。在相对较低的挤压温度下水冷处理和随炉冷却处理的试样挤压后性能非常接近,而在温度达到一定程度后,随炉冷却试样相较于水冷处理后挤压的试样,强度下降,但延伸率会有较大提升,这与随炉冷却产生的大量层片LPSO结构有关合金具有良好的时效强化效果,其在峰时效阶段...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTOD定义图[59]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-有一定的承载能力，另外由于张开位移不是应力应变场的直接描述，所以COD判据的使用目前还是经验性偏多。（2）J积分法在固体力学中，为了分析缺陷周围的应力场，常常采用一些与积分路径无关的线积分，其中之一就是J积分[60]，其定义为：dsxuTwdyJii（1-11）式中w—应变能密度，其值为：ijijdwij0（1-12）式中Ti—积分回路上任意弧线所对应的面元dsdz上的应力矢量；ui—应力Ti作用点的位移矢量；—由裂纹下自由表面上任一点开始按逆时针方向环绕裂纹尖端区，终止于裂纹上自由表面任一点的任意积分路线。图1-2裂纹尖端前的任一积分回路[60]图1-2为裂纹上自由表面任一点的任意积分路线。当J积分达到某一临界值时，裂纹就将开始扩展，这个临界值就是断裂韧性，准则如下公式所示：ICJJ（1-13）J积分相对于COD准则，定义更加明确，理论依据更强，因此更适合于实际结构评定，应用也更广泛。1.3镁合金断裂韧性研究进展镁合金断裂韧性研究在镁合金领域尚未引起足够重视，目前仅有日本的Somekawa等人对镁合金断裂韧性做了较为系统的工作。影响镁合金断裂韧性的因素众多，合金元素[16]、晶粒尺寸[17]、第二相[18-19]、织构[20]和孪晶[21]均对其有重要影响。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-1.3.1合金元素对镁合金断裂韧性的影响Somekawa[16]研究了合金元素对二元镁合金断裂韧性的影响。他采用了7种Mg-0.3at.%X(X=Ag，Al，Ca，Pb，Sn，Y，Zn)二元合金。通过铸造得到，并在773K的温度下进行7.2h的固溶处理。再在相应的温度下挤压成板状，在这些过程中细化了显微组织，控制了织构，并使基面与挤压方向平行。测试结果如表1-1所示。可以看出Mg-Zn合金韧性最高，Mg-Ca合金韧性最低。而这是不同溶质元素在晶界偏聚的不同程度导致的。表1-1镁二元合金断裂韧性试验结果[16]T,KJIC,MPamr,mX0,at.%T0,KMg-Al4580.00810.14311.5710Mg-Ag4930.00550.1443.8745Mg-Ca4980.00180.1970.8789Mg-Sn4480.00460.1583.4834Mg-Pb4180.00570.1757.8739Mg-Y5630.00400.1813.5840Mg-Zn4580.00990.1372.4613图1-3TEM/EBSD观察得到的镁二元合金挤压态试样的典型显微组织[16](a)Mg-Ca(b)Mg-Y(c)Mg-Ag(d)Mg-Pb(e)Mg-Al(f)Mg-Zn(g)Mg-Sn合金图1-3的TEM/EBSD图像表明，所有合金都具有相似的晶粒尺寸和织构特征，因此Somekawa在分析断裂韧性的影响因素时先排除了这些影响。表1-1显示出Ca、Zn尺寸大于Mg原子。可以认为，这些原子的加入促进了
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用圆锥压头微米划痕测试材料断裂韧性[J]. 刘明,李烁,高诚辉. 摩擦学学报. 2019(05)
[2]镁合金中LPSO结构与形成机制的研究进展[J]. 徐春杰,田军,陈利萍,张金皛,张忠明. 兵器材料科学与工程. 2015(03)
[3]高强耐热镁合金的合金化设计[J]. 肖阳,张新明,王飞超,马军义. 轻合金加工技术. 2012(11)
[4]先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J]. 丁文江,付彭怀,彭立明,蒋海燕,王迎新,吴国华,董杰,郭兴伍. 航天器环境工程. 2011(02)
[5]镁合金的性能、成形技术及其应用研究[J]. 房灿峰,张兴国,于延浩,金俊泽. 金属热处理. 2006(03)
[6]Mg合金的最新发展及应用前景[J]. 曾荣昌,柯伟,徐永波,韩恩厚,朱自勇. 金属学报. 2001(07)
本文编号：3547654
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTOD定义图[59]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-有一定的承载能力，另外由于张开位移不是应力应变场的直接描述，所以COD判据的使用目前还是经验性偏多。（2）J积分法在固体力学中，为了分析缺陷周围的应力场，常常采用一些与积分路径无关的线积分，其中之一就是J积分[60]，其定义为：dsxuTwdyJii（1-11）式中w—应变能密度，其值为：ijijdwij0（1-12）式中Ti—积分回路上任意弧线所对应的面元dsdz上的应力矢量；ui—应力Ti作用点的位移矢量；—由裂纹下自由表面上任一点开始按逆时针方向环绕裂纹尖端区，终止于裂纹上自由表面任一点的任意积分路线。图1-2裂纹尖端前的任一积分回路[60]图1-2为裂纹上自由表面任一点的任意积分路线。当J积分达到某一临界值时，裂纹就将开始扩展，这个临界值就是断裂韧性，准则如下公式所示：ICJJ（1-13）J积分相对于COD准则，定义更加明确，理论依据更强，因此更适合于实际结构评定，应用也更广泛。1.3镁合金断裂韧性研究进展镁合金断裂韧性研究在镁合金领域尚未引起足够重视，目前仅有日本的Somekawa等人对镁合金断裂韧性做了较为系统的工作。影响镁合金断裂韧性的因素众多，合金元素[16]、晶粒尺寸[17]、第二相[18-19]、织构[20]和孪晶[21]均对其有重要影响。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-1.3.1合金元素对镁合金断裂韧性的影响Somekawa[16]研究了合金元素对二元镁合金断裂韧性的影响。他采用了7种Mg-0.3at.%X(X=Ag，Al，Ca，Pb，Sn，Y，Zn)二元合金。通过铸造得到，并在773K的温度下进行7.2h的固溶处理。再在相应的温度下挤压成板状，在这些过程中细化了显微组织，控制了织构，并使基面与挤压方向平行。测试结果如表1-1所示。可以看出Mg-Zn合金韧性最高，Mg-Ca合金韧性最低。而这是不同溶质元素在晶界偏聚的不同程度导致的。表1-1镁二元合金断裂韧性试验结果[16]T,KJIC,MPamr,mX0,at.%T0,KMg-Al4580.00810.14311.5710Mg-Ag4930.00550.1443.8745Mg-Ca4980.00180.1970.8789Mg-Sn4480.00460.1583.4834Mg-Pb4180.00570.1757.8739Mg-Y5630.00400.1813.5840Mg-Zn4580.00990.1372.4613图1-3TEM/EBSD观察得到的镁二元合金挤压态试样的典型显微组织[16](a)Mg-Ca(b)Mg-Y(c)Mg-Ag(d)Mg-Pb(e)Mg-Al(f)Mg-Zn(g)Mg-Sn合金图1-3的TEM/EBSD图像表明，所有合金都具有相似的晶粒尺寸和织构特征，因此Somekawa在分析断裂韧性的影响因素时先排除了这些影响。表1-1显示出Ca、Zn尺寸大于Mg原子。可以认为，这些原子的加入促进了
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用圆锥压头微米划痕测试材料断裂韧性[J]. 刘明,李烁,高诚辉. 摩擦学学报. 2019(05)
[2]镁合金中LPSO结构与形成机制的研究进展[J]. 徐春杰,田军,陈利萍,张金皛,张忠明. 兵器材料科学与工程. 2015(03)
[3]高强耐热镁合金的合金化设计[J]. 肖阳,张新明,王飞超,马军义. 轻合金加工技术. 2012(11)
[4]先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J]. 丁文江,付彭怀,彭立明,蒋海燕,王迎新,吴国华,董杰,郭兴伍. 航天器环境工程. 2011(02)
[5]镁合金的性能、成形技术及其应用研究[J]. 房灿峰,张兴国,于延浩,金俊泽. 金属热处理. 2006(03)
[6]Mg合金的最新发展及应用前景[J]. 曾荣昌,柯伟,徐永波,韩恩厚,朱自勇. 金属学报. 2001(07)
本文编号：3547654
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3547654.html
教材专著
