Li对长周期有序堆垛结构强化的Mg-Gd-Zn合金组织和性能的影响

发布时间：2017-07-16 21:13

  本文关键词：Li对长周期有序堆垛结构强化的Mg-Gd-Zn合金组织和性能的影响

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【摘要】：稀土镁合金具有优异的室温和高温综合力学性能,在航空航天、民用和军工等众多领域均有广阔的应用前景。稀土镁合金中长周期有序堆垛强化相的出现,使得镁合金的组织极具特色的同时合金的强韧性显著提升,迅速成为国内外关注的焦点。本文通过常规铸造方法及热处理工艺制备出只含晶内层片状长周期结构相的Mg-Gd-Zn-Li合金,并通过Zr对合金晶粒进一步细化处理,最后对晶粒细化后的Mg-Gd-Zn-Li-Zr合金进行了正挤压变形处理。采用光学显微镜、扫描电镜、XRD和透射电镜等手段对合金组织进行表征,探究了不同工艺下Li对Mg-Gd-Zn合金组织和性能的影响。主要研究结果如下:(1)Li元素能够有效细化铸态Mg Gd3Zn合金α-Mg枝晶,均匀共晶相分布,但添加量达到6%(at.%)以上,会显著增加共晶相的量,于性能不利;(2)Mg96-xGd3Zn1Lix(at.%)(x=2,4,6)合金最佳的固溶处理工艺为500℃′45h。合金中的(Mg,Zn)3Gd相在固溶处理过程中颗粒化,但是不发生相变;Li元素的添加会抑制固溶处理过程中长周期相的形成,微量Li即可强烈抑制晶界处(Mg,Zn)3Gd相向块状长周期相的转变,而Li元素添加量低于6%时,对晶内层片状长周期相影响较小;(3)Zr可以有效细化Mg Gd3Zn1Li4合金晶粒,消除枝晶,形成细小等轴晶,使得铸态及后续固溶态组织的均匀性显著改善,最佳添加量为0.3%(at.%);(4)常规铸造工艺下,Li的添加对Mg Gd3Zn1合金铸造性能不利,产生缺陷,难以有效提高铸态及热处理态Mg Gd3Zn1合金的综合力学性能;(5)Mg Gd3Zn1Li4Zr0.3合金经正挤压变形后,发生动态再结晶,晶粒显著细化,固溶处理后挤压所得的合金中动态再结晶晶粒的尺寸要比铸态挤压下的显著细化;铸态下挤压,第二相完全碎化为亚微米颗粒,而固溶处理后挤压所得合金的第二相碎化为亚微米颗粒和少量微米级尺寸的大颗粒;(6)正挤压变形处理显著提高了Mg Gd3Zn1Li4Zr0.3合金室温力学性能,在不同状态下挤压所获试样中,固溶态挤压并经时效处理后的试样综合力学性能最佳,抗拉强度425MPa,屈服强度357MPa,伸长率10.1%;Li元素的添加结合正挤压变形工艺能够显著细化Mg Gd3Zn1合金晶粒,改善组织的均匀性,显著提高Mg Gd3Zn1合金的综合力学性能。
【关键词】：Mg-Gd-Zn-Li合金 长周期有序堆垛相 (Mg Zn)3Gd相 正挤压 动态再结晶
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 稀土在镁合金中的应用和研究现状10-11
• 1.3 镁合金中的长周期有序堆垛相11-14
• 1.3.1 长周期有序堆垛结构相的定义11
• 1.3.2 长周期有序堆垛结构相的分类11-13
• 1.3.3 长周期有序堆垛结构相形成机制13-14
• 1.4 LPSO相对镁合金组织和性能的影响14-17
• 1.4.1 LPSO相对镁合金组织的影响14-15
• 1.4.2 LPSO相对镁合金性能的影响15-17
• 1.5 Li元素在镁合金中的应用和研究现状17-18
• 1.6 镁合金的塑性成形工艺及机制18-19
• 1.6.1 镁合金塑性成型工艺18
• 1.6.2 镁合金塑性成型机制18-19
• 1.7 本文研究内容及意义19-21
• 1.7.1 研究意义19
• 1.7.2 研究内容19-21
• 参考文献21-25
• 第二章 合金的制备及实验方法25-33
• 2.1 合金制备25-29
• 2.1.1 实验工艺路线25-26
• 2.1.2 合金的熔炼工艺26-29
• 2.2 合金的热处理及正挤压工艺29
• 2.2.1 合金的热处理工艺29
• 2.2.2 合金的正挤压工艺29
• 2.3 合金的组织观察及力学性能测试29-33
• 2.3.1 合金的组织观察29-30
• 2.3.2 力学性能测试30-33
• 第三章 长周期有序堆垛结构强化的MgGdZnLi合金33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 MgGdZnLi合金铸态组织和性能33-37
• 3.2.1 MgGdZn Li合金铸态组织33-36
• 3.2.2 MgGdZn Li合金铸态性能36-37
• 3.3 MgGdZn Li合金固溶态组织和性能37-45
• 3.3.1 固溶温度的确定37-39
• 3.3.2 固溶时间的确定39-40
• 3.3.3 Mg_(96-x)Gd_3Zn_1Li_x合金固溶态组织变化40-43
• 3.3.4 Mg_(96-x)Gd_3Zn_1Li_x合金固溶态性能43-45
• 3.4 MgGdZn Li合金时效态组织和性能45-48
• 3.4.1 Mg_(96)Gd_3Zn_1和Mg_(92)Gd_3Zn_1Li_4合金时效态显微组织45-46
• 3.4.2 Mg_(96)Gd_3Zn_1和Mg_(92)Gd_3Zn_1Li_4合金时效态力学性能46-48
• 3.5 小结48-49
• 参考文献49-53
• 第四章 Zr对MgGdZnLi合金组织和性能的影响53-59
• 4.1 引言53
• 4.2 Zr对铸态MgGd_3Zn_1Li_4合金微观组织的影响53-56
• 4.2.1 Zr对固溶态MgGd_3Zn_1Li_4合金微观组织的影响55
• 4.2.2 Zr对时效态MgGd_3Zn_1Li_4合金微观组织的影响55
• 4.2.3 Zr对MgGd_3Zn_1Li_4合金力学性能的影响55-56
• 4.3 小结56-58
• 参考文献58-59
• 第五章 正挤压工艺对MgGdZnLi合金组织和性能的影响59-67
• 5.1 引言59-60
• 5.2 正挤压工艺参数60
• 5.3 正挤压工艺对MgGd_3Zn_1Li_4Zr_(0.3) 合金微观组织的影响60-63
• 5.4 正挤压工艺对MgGd_3Zn_1Li_4Zr_(0.3) 合金室温力学性能的影响63-65
• 5.5 小结65-66
• 参考文献66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士期间发表的论文71

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本文编号：550572