超高压镁锂合金组织与性能研究
发布时间：2021-01-11 14:08
开发高性能,价格合理,轻量级的结构金属是实现高能源效率的重要目标。镁合金是目前最轻的结构金属,储量丰富,同时镁合金还具有高比强度,良好的铸造性能,可回收和生物相容性等优点,使镁可在汽车,航空航天和生物医学应用展现出非凡的性能。然而,镁合金的强度较低、塑性较差等缺点限制了它的实际应用。超高压处理是一种专门用于研制新型高强材料的工艺,是调控材料组织与性能的有效手段之一。本文选取了密度最轻的镁合金Mg-Li合金,研究了超高压处理对这种合金组织和性能的影响。本文通过对Mg-13Li（质量分数,下同）合金进行超高压处理,得到一种层状的双重压缩孪晶组织,这种纳米尺度的结构具有稳定的界面,形成交错的网格结构,有效地阻碍位错的运动。该超高压合金在室温下具有优秀的屈服强度（205.32 MPa）,相比铸态合金（43.11 MPa）,提升了3.76倍。为了达到更好的界面强化效果,通过对Mg-13Li合金进行冷轧引入大量的位错,再进行超高压处理,形成一种独特的层状的压缩孪晶-层错结构。不仅有效避免了去孪晶化过程,也获得了更高比例的共格界面。孪晶与层错的协同作用,与只有孪晶结构的组织相比,拥有更高的强度。该冷...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Li二元合金相图[8]
第1章绪论-3-图1-1Mg-Li二元合金相图[8]根据相图可知，当低于5.7wt.%的Li元素的添加量时，合金全部由HCP结构的α-Mg相（Li固溶于Mg中）组成，此时合金为单一的HCP结构；当Li元素的添加量在5.7~10.3wt.%之间时，合金是由HCP结构的α-Mg相和BCC结构的β-Li相（Mg固溶于Li中）共同组成，此时合金为双相结构；当Li元素的添加量超过10.3wt.%时，合金全部由BCC结构的β-Li相组成，此时合金为单一的BCC结构。HCP结构的Mg由于缺乏滑移体系，因此Mg的室温塑性较差，变形加工困难。正是由于Li元素的添加，改变了镁合金的晶体结构，具有BCC结构的Mg-Li合金因为有着较多的滑移体系，因此极大地提高了Mg-Li合金及其复合材料的室温和低温塑性。图1-2可以很好的反映出不同含量Li元素的添加对Mg-Li合金密度的影响。图1-2不同Li含量的Mg-Li合金密度走势图[9]从图中我们可以得知，Mg的密度（1.74g/cm3）在添加进Li（0.54g/cm3）之后
第2章实验方法-15-图2-2双辊轧机工作原理示意图本文用到轧机为双辊轧机，工作原理示意图如图2-2所示。在轧制前将合金板打磨至光亮并做好倒角处理，初始厚度为30.4mm，用酒精将合金板表面清洁干净，待合金板上的酒精挥发完全后，将样品整体浸入盛有液氮的容器中，进行深冷处理，时间在5~10min，确保合金板得到充分冷却。时间一到，开动轧机，夹取出合金板迅速进行轧制，轧制速度0.4m/s，每道次压下量2.0%。应尽量使合金板保持在低温状态下开始轧制变形，每道次完成后迅速将样品放入液氮中继续浸泡5~10min等待下一道次轧制。一共进行25道次，变形量50.8%，此时厚度为15.0mm。2.2.3超高压工艺2.2.2.1实验设备本文中所用到的超高压实验设备为CS-1B型人造金刚石六面顶液压机，如图2-3所示，也称六面顶压机，是一种专门用于研制新型高强/功能材料的专用设备。图2-3CS-IB型人造金刚石六面顶液压机其机器主机结构示意图如图2-4所示，机器采用电器控制的液压传动，通过高压顶锤从六个面向主机中心区域加压，从而形成一个正六方体的超高压腔，由于该压机腔内部各点受压较为均匀，因此可以提供相对稳定的高温高压条件。同时机器配有电加热装置，能使超高压腔内产生所需的高温条件，因此需要定期使用测温热电
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷轧对固溶时效Mg-Li合金显微组织及性能的影响[J]. 刘旭贺,解海涛,肖阳,张红松. 特种铸造及有色合金. 2018(01)
[2]金属材料强化机理与模型综述[J]. 范晓嫚,徐流杰. 铸造技术. 2017(12)
[3]最轻的金属结构新材料——镁锂合金[J]. 孙春兰,王俊红. 世界有色金属. 2017(06)
[4]Y和Sr对Mg-14Li-1Al合金组织及力学性能的影响[J]. 李瑞红,蒋斌,陈志军,潘复生. 热加工工艺. 2016(14)
[5]Mg-8Li-3Al-Y镁锂合金板材热轧及退火组织与性能[J]. 秦径为,彭谦之,周海涛,钟芳华,丁洪波,刘瑞蕊. 稀有金属. 2015(07)
[6]轧制和热处理对Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd合金组织与力学性能的影响[J]. 周丽丹,王箭,张焜禹,王红霞. 塑性工程学报. 2015(03)
[7]冷轧与退火对LA91合金显微组织和力学性能的影响[J]. 王昌,王军武,解海涛,刘旭贺,关绍康,肖阳. 特种铸造及有色合金. 2014(01)
[8]热处理对Mg-7.28Li-8.02Y合金显微组织和力学性能的影响[J]. 赵亮,赵平. 金属热处理. 2008(08)
[9]Ce对Mg-Li-Al合金组织及力学性能的影响[J]. 刘滨,张密林. 特种铸造及有色合金. 2007(05)
[10]热处理对Mg-Li-Zn-Zr系镁合金组织及性能影响[J]. 刘鹏,赵平. 热加工工艺. 2006(02)
硕士论文
[1]Mg-Ni合金高压处理对其储氢性能的影响及机制分析[D]. 吴文诗.燕山大学 2015
[2]稀土Y、Gd对镁锂合金组织及性能的影响[D]. 杜鹏.东北大学 2014
本文编号：2970912
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Li二元合金相图[8]
第1章绪论-3-图1-1Mg-Li二元合金相图[8]根据相图可知，当低于5.7wt.%的Li元素的添加量时，合金全部由HCP结构的α-Mg相（Li固溶于Mg中）组成，此时合金为单一的HCP结构；当Li元素的添加量在5.7~10.3wt.%之间时，合金是由HCP结构的α-Mg相和BCC结构的β-Li相（Mg固溶于Li中）共同组成，此时合金为双相结构；当Li元素的添加量超过10.3wt.%时，合金全部由BCC结构的β-Li相组成，此时合金为单一的BCC结构。HCP结构的Mg由于缺乏滑移体系，因此Mg的室温塑性较差，变形加工困难。正是由于Li元素的添加，改变了镁合金的晶体结构，具有BCC结构的Mg-Li合金因为有着较多的滑移体系，因此极大地提高了Mg-Li合金及其复合材料的室温和低温塑性。图1-2可以很好的反映出不同含量Li元素的添加对Mg-Li合金密度的影响。图1-2不同Li含量的Mg-Li合金密度走势图[9]从图中我们可以得知，Mg的密度（1.74g/cm3）在添加进Li（0.54g/cm3）之后
第2章实验方法-15-图2-2双辊轧机工作原理示意图本文用到轧机为双辊轧机，工作原理示意图如图2-2所示。在轧制前将合金板打磨至光亮并做好倒角处理，初始厚度为30.4mm，用酒精将合金板表面清洁干净，待合金板上的酒精挥发完全后，将样品整体浸入盛有液氮的容器中，进行深冷处理，时间在5~10min，确保合金板得到充分冷却。时间一到，开动轧机，夹取出合金板迅速进行轧制，轧制速度0.4m/s，每道次压下量2.0%。应尽量使合金板保持在低温状态下开始轧制变形，每道次完成后迅速将样品放入液氮中继续浸泡5~10min等待下一道次轧制。一共进行25道次，变形量50.8%，此时厚度为15.0mm。2.2.3超高压工艺2.2.2.1实验设备本文中所用到的超高压实验设备为CS-1B型人造金刚石六面顶液压机，如图2-3所示，也称六面顶压机，是一种专门用于研制新型高强/功能材料的专用设备。图2-3CS-IB型人造金刚石六面顶液压机其机器主机结构示意图如图2-4所示，机器采用电器控制的液压传动，通过高压顶锤从六个面向主机中心区域加压，从而形成一个正六方体的超高压腔，由于该压机腔内部各点受压较为均匀，因此可以提供相对稳定的高温高压条件。同时机器配有电加热装置，能使超高压腔内产生所需的高温条件，因此需要定期使用测温热电
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷轧对固溶时效Mg-Li合金显微组织及性能的影响[J]. 刘旭贺,解海涛,肖阳,张红松. 特种铸造及有色合金. 2018(01)
[2]金属材料强化机理与模型综述[J]. 范晓嫚,徐流杰. 铸造技术. 2017(12)
[3]最轻的金属结构新材料——镁锂合金[J]. 孙春兰,王俊红. 世界有色金属. 2017(06)
[4]Y和Sr对Mg-14Li-1Al合金组织及力学性能的影响[J]. 李瑞红,蒋斌,陈志军,潘复生. 热加工工艺. 2016(14)
[5]Mg-8Li-3Al-Y镁锂合金板材热轧及退火组织与性能[J]. 秦径为,彭谦之,周海涛,钟芳华,丁洪波,刘瑞蕊. 稀有金属. 2015(07)
[6]轧制和热处理对Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd合金组织与力学性能的影响[J]. 周丽丹,王箭,张焜禹,王红霞. 塑性工程学报. 2015(03)
[7]冷轧与退火对LA91合金显微组织和力学性能的影响[J]. 王昌,王军武,解海涛,刘旭贺,关绍康,肖阳. 特种铸造及有色合金. 2014(01)
[8]热处理对Mg-7.28Li-8.02Y合金显微组织和力学性能的影响[J]. 赵亮,赵平. 金属热处理. 2008(08)
[9]Ce对Mg-Li-Al合金组织及力学性能的影响[J]. 刘滨,张密林. 特种铸造及有色合金. 2007(05)
[10]热处理对Mg-Li-Zn-Zr系镁合金组织及性能影响[J]. 刘鹏,赵平. 热加工工艺. 2006(02)
硕士论文
[1]Mg-Ni合金高压处理对其储氢性能的影响及机制分析[D]. 吴文诗.燕山大学 2015
[2]稀土Y、Gd对镁锂合金组织及性能的影响[D]. 杜鹏.东北大学 2014
本文编号：2970912
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