稀土元素Yb对ZK60镁合金和A360铝合金组织和性能的影响

发布时间：2017-08-13 04:15

  本文关键词：稀土元素Yb对ZK60镁合金和A360铝合金组织和性能的影响

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【摘要】：本文主要研究了添加稀土元素Yb对ZK60镁合金和A360铝合金显微组织及性能的影响。利用OM、XRD、SEM、EDS、DSC以及硬度测试等分析手段研究了ZK60、ZK60-1.0Yb镁合金在铸造、挤压、固溶、退火及时效以及A360、A360-0.2Yb、 A360-0.5Yb、A360-0.7Yb铝合金铸造状态下的组织及性能。得出结论如下：(1)微量Yb对ZK60合金的铸态组织产生重要影响。对比ZK60镁合金原始组织,添加稀土元素Yb对ZK60合金有明显的晶粒细化效果,显微结构呈现为等轴晶；通过实验发现并制定了铸态ZK60-1.0Yb合金适合的热处理制度。经过340℃*8h+380℃*12h+440℃*24h三级固溶处理,共晶组织基本完全分解,仅有极少量Mg3Zn5Yb颗粒残留于晶界处,获得溶质原子Zn和Yb过饱和的α-Mg基体组织。(2)ZK60-1.0Yb合金热挤压强化机理。实验结果表明,在370℃以0.12m/h的变形速率,挤压比约为20：1进行热挤压加工,ZK60-1.0Yb变形镁合金在热挤压过程中,Mg3Zn5Yb相在大变形力剪切下,碎化成规则的细小颗粒弥散分布,对合金产生一定的强化作用。同时,合金在热挤压过程中有强烈的动态析出现象,溶质原子Zn和Yb过饱和的α-Mg基体组织中出现了动态析出相,其原因在于溶质原子在变形位错诱导下的扩散脱溶。动态析出相优先在动态再结晶晶界形成,并钉扎晶界起到明显的细化晶粒的作用。晶内大量析出相可以对合金起到有效的析出强化效应。(3)Yb在铝硅合金中的作用机理分析。确定了在不同铸造条件下(金属型,砂型),Yb对于A360合金显微组织的影响,表明在金属型铸造条件下,加入质量分数为0.7%左右的Yb对A360铝合金产生了最好的变质效果,使粗大的共晶硅变为细小纤维状,晶粒尺寸明显减小,组织均匀程度显著提升。添加0.7%Yb的A360合金显微硬度达到85Hv,已经与经过2%Na盐变质的A360合金力学性能基本相同。同时,确定了在A360合金中,加入的Yb元素会与A1生成新相A13Yb,而在基体和硅相中未发现Yb的存在。其次,确定Yb对共晶硅的变质及细化晶粒作用主要是由于加入Yb降低了合金的共晶温度点,Yb原子富集在共晶硅的结晶前沿,阻碍了共晶硅的针状长大,最终共晶硅以纤维状形式存在。
【关键词】：镁合金 铝合金 镱 显微组织 挤压 变质处理
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22;TG146.21
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 镁,铝合金简述10-12
• 1.1.1 镁及镁合金的性质10-11
• 1.1.2 铝及铝合金的性质11-12
• 1.2 镁铝合金强化机理12-17
• 1.2.1 镁合金强化机制12-15
• 1.2.2 铝合金强化机制15-17
• 1.3 稀土元素在镁,铝合金中的作用17-20
• 1.3.1 稀土元素在镁合金中的作用17-19
• 1.3.2 稀土元素在铝合金中的作用19-20
• 1.4 研究内容20-21
• 1.4.1 Yb对ZK60镁合金的改性机制原理研究20-21
• 1.4.2 稀土Yb对A360铝合金的变质机理研究21
• 1.5 本研究的创新点及可行性分析21-24
• 1.5.1 创新点21-22
• 1.5.2 可行性分析22-24
• 第二章 试验材料、设备及试验方法24-34
• 2.1 合金的成分设计24-25
• 2.2 实验设备25-26
• 2.3 研究方案及技术路线26-31
• 2.3.1 Yb对ZK60镁合金实验部分及技术路线26-30
• 2.3.2 Yb对A360铝合金实验研究方案及技术路线30-31
• 2.4 样品显微组织观察及性能表征31-34
• 2.4.1 光学显微组织观察31-32
• 2.4.2 常温拉伸试验32
• 2.4.3 扫描电镜观察及能谱测试32
• 2.4.4 X射线衍射分析32-33
• 2.4.5 显微硬度测试33
• 2.4.6 同步热分析测试33-34
• 第三章 YB对ZK60镁合金合金组织及性能的影响34-42
• 3.1. 合金组织研究35-38
• 3.1.1 合金铸态金相组织35
• 3.1.2 合金固溶态组织35-36
• 3.1.3 合金挤压态组织36-38
• 3.2 热挤压过程中的动态析出行为38-39
• 3.3 动态析出的作用与效果39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 稀土YB对A360铝合金显微组织的影响42-56
• 4.1 YB变质铝硅合金的凝固过程42-44
• 4.1.1 变质铝硅合金凝固过程的传热43
• 4.1.2 铝硅合金凝固特点43-44
• 4.2 变质合金显微组织44-48
• 4.3 合金物相成分分析48
• 4.4 新相形貌分布观察48-49
• 4.5 变质合金力学性能分析49-51
• 4.6 YB对铝硅合金变质机理的分析51-54
• 4.6.1 Yb在A360合金中的存在形式51-52
• 4.6.2 Yb的变质机理分析52-54
• 4.7 本章小结54-56
• 第五章 结论56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-66
• 硕士期间发表的论文及科研成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王渠东;林金保;彭立明;陈永军;;往复挤压变形对ZK60镁合金力学性能的影响[J];金属学报;2008年01期

2 徐贵松，，吴炳乾;稀土变质剂在铝及其合金中的应用[J];江西有色金属;1996年03期

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4 欧阳志英,毛协民,唐多光,张金龙,王海江,侯旭;稀土对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响[J];特种铸造及有色合金;2003年01期

5 周永欣,吕振林,赵西城;铸造Al-Si合金变质剂的研究现状和发展动态[J];铸造技术;2004年01期

6 何志,张瑞杰,介万奇;冷却速率对Al-Si-Mg三元合金凝固过程的影响[J];铸造;2005年02期

本文编号：665335