交变磁场作用下Mg-Gd合金凝固的组织研究

发布时间：2017-08-17 23:29

  本文关键词：交变磁场作用下Mg-Gd合金凝固的组织研究

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【摘要】：随着航天、汽车和电子等科技领域的飞快发展和较高要求，镁合金得到了广泛的应用。为使镁合金更好地应用在各领域中，需要通过细化晶粒和组织均匀化,进一步来改善镁合金的力学性能和材料可加工性能，这对镁合金在现代科技领域的应用发展具有深远的意义。 本论文应用半固态电磁搅拌设备制备Gd含量分别为5.5%、10%、15%的Mg-Gd合金铸件，以及在镁合金熔液凝固过程中施加小于200V电压和小于20Hz频率的电磁搅拌力，其直径为90mm，高为160mm。运用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪（XRD）和力学性能测试仪对Mg-Gd合金铸态组织形态、晶粒大小及硬度进行分析测试，从而研究稀土元素Gd的含量、电磁搅拌工艺对镁合金组织、第二相和硬度的影响规律。 结果发现，在镁合金熔炼过程中，添加稀土元素Gd，使镁合金晶粒细化，Gd含量由5.5%升高至10%和15%时，晶粒尺寸由340μm降至282μm和268μm，硬度由28HRB升高至42HRB和48HRB。当稀土元素Gd含量为10%时，镁合金组织中析出第二相Mg5Gd，晶粒尺寸的减小幅度会降低。 电磁搅拌工艺制备镁合金，可以使合金的组织晶粒细化、减小溶质Gd在基体中偏析、减少夹杂物的数量和减小铸锭各部位的形貌差异，同时还可以减少第二相Mg5Gd的析出量，提高镁合金的硬度。在电压小于200V，，频率小于20Hz范围内，适当提高电压和频率数值，可以使电磁搅拌效果更佳，如频率为8Hz，电压由80V升到120V制备的Gd含量为11%的镁合金，硬度由62HRB升至74HRB；当冷却速度由5.5℃/min提高到12℃/min制备Gd含量为10%的镁合金铸件，使镁合金铸态组织的缩孔及夹杂等缺陷增多。
【关键词】：镁合金 稀土Gd 电磁搅拌 凝固组织
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 文献综述8-24
• 1.1 纯镁及镁合金概述9-13
• 1.1.1 纯镁的基本性质9
• 1.1.2 镁合金的基本性质9-11
• 1.1.3 镁合金的分类11-12
• 1.1.4 镁合金的应用12-13
• 1.2 稀土在镁合金中的应用13-16
• 1.2.1 稀土元素概述13
• 1.2.2 稀土元素的作用13-14
• 1.2.3 稀土镁合金的发展趋势及应用14-16
• 1.3 半固态成形技术16-20
• 1.3.1 半固态的概念16
• 1.3.2 半固体成形技术的特点16-18
• 1.3.3 半固态成形技术的分类18-19
• 1.3.4 半固态成形技术的研究现状19-20
• 1.4 电磁搅拌工艺在材料成形中应用20-22
• 1.4.1 材料电磁搅拌工艺的概述20-21
• 1.4.2 材料电磁搅拌工艺的应用功能21-22
• 1.4.3 交变磁场作用下的材料凝固22
• 1.5 研究的目的和意义22-24
• 1.5.1 研究的背景和意义22-23
• 1.5.2 研究的主要内容及目的23-24
• 2 研究方法和技术路线24-32
• 2.1 研究技术路线24
• 2.2 实验材料24-27
• 2.2.1 实验原料24-25
• 2.2.2 保护熔剂25-26
• 2.2.3 实验辅助材料26-27
• 2.3 实验设备27-28
• 2.4 Mg-Gd 合金成分设计28-30
• 2.5 实验过程30-32
• 2.5.1 镁合金的制备30
• 2.5.2 分析试样的制备30-31
• 2.5.3 镁合金分析试样的组织形态及缺陷观察31
• 2.5.4 硬度测试分析31-32
• 3 设备调试及镁-钆合金电磁搅拌工艺设计32-37
• 3.1 电磁搅拌设备调试32
• 3.2 AZ91D 镁合金电磁搅拌工艺试验32-35
• 3.2.1 电磁搅拌工艺制备 AZ91D 镁合金铸件32-33
• 3.2.2 低倍组织分析33-34
• 3.2.3 电磁搅拌对 AZ91D 镁合金铸锭缺陷的影响34-35
• 3.3 Mg-Gd 合金电磁搅拌工艺设计35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 稀土 Gd 对镁合金正常凝固铸态组织和硬度的影响37-45
• 4.1 稀土 Gd 对镁合金铸锭组织及缺陷的影响37-43
• 4.1.1 稀土 Gd 对镁合金铸锭组织的影响37-41
• 4.1.2 稀土 Gd 对镁合金铸锭缺陷的影响41-43
• 4.2 Mg-Gd 合金的硬度测试和分析43-44
• 4.3 本章小结44-45
• 5 电磁搅拌工艺对 Mg-Gd 合金显微组织及硬度的影响45-52
• 5.1 电磁搅拌电压对含 Gd11%镁合金的组织及硬度的影响45-47
• 5.2 电磁搅拌频率对含 Gd5.5%镁合金的组织及硬度的影响47-49
• 5.3 电磁搅拌冷却速度对含 Gd10%镁合金的组织及硬度的影响49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 甄子胜,毛卫民,陈洪涛,钟雪友;电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响[J];北京科技大学学报;2003年04期

2 彭卓凯;张新明;陈健美;蒋浩;肖阳;;Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制[J];北京科技大学学报;2006年02期

3 贾光霖,宫克强,刘祥,王玉玮;电磁搅拌对铝合金凝固过程的影响[J];东北工学院学报;1988年03期

4 乐启炽,欧鹏,崔建忠,路贵民;镁合金半固态制浆新工艺[J];东北大学学报;2002年04期

5 翟春生,许光明,崔建忠;镁合金电磁铸造中搅拌频率的确定[J];轻合金加工技术;2003年02期

6 吴雪平 ,吴树森,毛有武,宋象军,罗吉荣;镁、铝合金半固态金相组织分析软件的开发[J];特种铸造及有色合金;2002年05期

本文编号：691652