长周期堆垛有序结构增强Mg-Y-Zn-Li合金的研究

发布时间：2017-08-19 21:14

  本文关键词：长周期堆垛有序结构增强Mg-Y-Zn-Li合金的研究

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【摘要】：镁合金因其比强度高、质量轻而在航空航天、交通运输业中有着较为广阔的应用潜力和发展空间。但镁合金较低的强度和延展性阻碍了其在工业上的应用。近年来，镁合金中长周期堆垛有序（LPSO）结构引起了人们的广泛关注，该结构具有特殊的原子堆垛排列和高温热力学稳定性，能够显著提升合金的常温和高温性能。 本文利用常规铸造法制备出高强韧Mg-Y-Zn-Li长周期结构镁合金，研究了Li元素的添加、不同热处理工艺和Zn/Y原子比对Mg-Y-Zn-Li合金中长周期结构增强相形成和演化规律的影响，以及微观结构和力学性能之间的联系。研究结果表明： （1）铸态Mg94-xY4Zn2Lix合金系中，少量Li的添加促进合金中18R-LPSO相的形成，同时细化晶粒；过量Li的添加不利于合金中18R-LPSO相的形成，反而促进(Mg,Zn)24Y5共晶相的形成，并使合金晶粒粗大。当Li添加量为5at.%时，合金主要由α-Mg、18R-LPSO相和少量(Mg,Zn)24Y5共晶相组成，晶粒最细，力学性能最优：宏观硬度76.5HB，抗拉强度189MPa，伸长率3%。 （2）不同的固溶温度、固溶时间以及冷却方式会使Mg89Y4Zn2Li5合金组织结构产生很大变化。随炉冷却促进合金基体中形成大量14H-LPSO相，而水淬抑制14H-LPSO相的形成。Li的添加使14H-LPSO相直接以沉淀形式析出，而不是由18R-LPSO相转变形成的。 （3）经200℃/30h时效处理后，随炉冷却Mg89Y4Zn2Li5合金因其基体中存在14H-LPSO相以及β＇相，综合力学性能最佳：抗拉强度227MPa，伸长率9.9%。 （4）在Mg-Y-Zn-Li合金系中，不同Zn/Y原子比会对合金的组织及性能产生较大影响。当Zn/Y原子比为2时，铸态Mg92Y1Zn2Li5合金组织主要由α-Mg和W相组成，晶粒粗大，力学性能较差。当Zn/Y原子比为1时，铸态Mg91Y2Zn2Li5合金组织主要由α-Mg、W相和18R-LPSO相组成，晶粒细小，，力学性能较好：宏观硬度67.5HB，抗拉强度182MPa，伸长率9.8%。 （5）经500℃/40h固溶处理后，Mg92Y1Zn2Li5和Mg91Y2Zn2Li5合金中第二相都完全溶解，两组合金中均形成大量高弥散度的球状颗粒相（MgYZn2）。但Mg91Y2Zn2Li5合金中球状颗粒相的数量更多、弥散度更高，同时基体中又有大量14H-LPSO相析出。球状颗粒相和14H-LPSO相的协同强化作用，使Mg91Y2Zn2Li5合金的宏观硬度达70.2HB，抗拉强度达206MPa，伸长率达16.9%。
【关键词】：长周期堆垛有序结构 Mg-Y-Zn-Li合金 微观组织 热处理 力学性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 镁及镁合金10-11
• 1.2 镁合金的强韧化方式11-15
• 1.2.1 合金化强化11-14
• 1.2.2 固溶强化14
• 1.2.3 沉淀析出强化14
• 1.2.4 细晶强化14-15
• 1.2.5 变形强化15
• 1.3 Mg-Y-Zn 合金中的相15-16
• 1.4 长周期结构镁合金16-19
• 1.4.1 长周期结构16-18
• 1.4.2 长周期结构强化机制18
• 1.4.3 Mg-Y-Zn 长周期结构镁合金的研究现状18-19
• 1.5 选题意义及研究内容19-21
• 1.5.1 选题意义19-20
• 1.5.2 研究内容20-21
• 参考文献21-26
• 第二章 实验过程与研究方法26-34
• 2.1 合金的制备26-31
• 2.1.1 实验工艺路线26-27
• 2.1.2 合金的熔炼工艺27-31
• 2.2 合金的热处理工艺31
• 2.3 合金试样的测试分析31-34
• 2.3.1 合金的组织观察31-32
• 2.3.2 合金的力学性能测试32-34
• 第三章 长周期结构增强 Mg-Y-Zn-Li 合金34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 铸态 Mg_(94-x)Y_4Zn_2Li_x合金的显微组织35-40
• 3.3 铸态 Mg_(94-x)Y_4Zn_2Li_x合金中的长周期结构40-41
• 3.4 铸态 Mg_(94-x)Y_4Zn_2Li_x合金的力学性能41-43
• 3.5 小结43-44
• 参考文献44-46
• 第四章 热处理对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织及性能的影响46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 固溶处理对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织的影响46-51
• 4.2.1 固溶温度对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织的影响46-48
• 4.2.2 固溶时间对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织的影响48-49
• 4.2.3 冷却方式对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织的影响49-51
• 4.3 时效处理对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织及性能的影响51-54
• 4.4 小结54-55
• 参考文献55-58
• 第五章 Y 元素对 Mg_(89)Y_4Zn_2Li_5合金组织及性能的影响58-70
• 5.1 引言58-59
• 5.2 铸态 Mg-Y-Zn-Li 合金组织及性能的分析59-63
• 5.2.1 铸态 Mg-Y-Zn-Li 合金显微组织的分析59-62
• 5.2.2 铸态 Mg-Y-Zn-Li 合金力学性能的分析62-63
• 5.3 固溶态 Mg-Y-Zn-Li 合金组织及性能的分析63-67
• 5.3.1 固溶处理对 Mg-Y-Zn-Li 合金显微组织的影响63-66
• 5.3.2 固溶处理对 Mg-Y-Zn-Li 合金力学性能的影响66-67
• 5.4 小结67-68
• 参考文献68-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 致谢72-74
• 攻读硕士期间发表的论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：703007