复合添加Nd、Gd对Mg-6Al合金组织及高温蠕变与力学性能的影响
发布时间：2021-07-15 19:12
本文实验采用光学显微镜（OM）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及能谱分析等方法研究了稀土元素Nd、Gd的添加对Mg-6Al合金显微组织的影响;对Mg-6Al-1Nd-xGd（x=0,0.5,1.0,1.5）合金进行高温压缩蠕变测试,分析各合金成分在150℃、175℃、200℃及 50MPa、70MPa、90MPa 条件下的高温蠕变行为;对 Mg-6Al-1Nd/0.5Nd-xGd（x=0,0.5,1.0,1.5）合金进行高温拉伸力学性能测试,分析复合添加Nd、Gd元素以及Nd/Gd比对Mg-6Al-1Nd/0.5Nd合金高温拉伸力学性能的影响。根据对所得实验结果进行分析可得出以下结论:1、在Mg-6Al合金中复合添加稀土元素Nd、Gd后,Mg-6Al-1Nd-xGd合金组织由α-Mg相、β-Mg17Al12相和金属间化合物Al2Nd和Al2Gd四相组成;Mg-6Al-1Nd-0.5Gd合金较Mg-6A1合金的蠕变应变量和稳态蠕变速率分别从4%和7.776×10-8s-1降至2.15%和2.149×10-8s-1,降低了 46.25%和72.36%。2、...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的蠕变曲线
2实验材料及方案13确性，合金成分检测结果如表2-2所示，表明合金的实际成分与名义成分基本一致。图2-2电感耦合等离子光谱设备图Figure2-2Inductivelycoupledplasmaspectroscopyequipment表2-2实验合金检测的化学成分(质量分数,%)Table2-2Chemicalcomposition(massfraction,%)ofexperimentalalloydetectionAlloyAlNdGdMgMg-6Al6--Bal.Mg-6Al-1Nd61-Bal.Mg-6Al-0.5Nd60.5-Bal.Mg-6Al-1Nd-0.5Gd6.431.060.61Bal.Mg-6Al-1Nd-1.0Gd5.810.971.09Bal.Mg-6Al-1Nd-1.5Gd6.351.151.63Bal.Mg-6Al-0.5Nd-0.5Gd5.980.520.61Bal.Mg-6Al-0.5Nd-1.0Gd6.300.670.99Bal.Mg-6Al-0.5Nd-1.5Gd6.260.591.73Bal.2.3实验方法2.3.1实验设备与仪器试验主要使用的设备和仪器分别为：3G-7.5-1.2号井式坩埚炉、Olympus倒置型GX71金相显微镜、XRD-7000S型X射线衍射仪、JSM-6700F型冷场发射及MerlinCompact蔡司扫描电子显微镜、TalosF200X场发射透射电子显微镜。试验主要使用工具有：合金熔炼所使用的的坩埚、金属模具、扒渣勺、搅拌棒等，以及配置金相腐蚀剂所用到的烧杯、量筒、玻璃棒、试剂瓶等其他玻璃仪器。本次试验使用的原材料为：纯度99.7wt%的纯镁锭，纯度99.98wt%的纯铝锭，以及
西安理工大学工程硕士专业学位论文14Mg-30wt%Gd，Mg-30wt%Nd中间合金。实验用品化学成分及含量分别为：ZnO涂料成分：65%的水、5%的水玻璃、30%氧化锌。RJ-2覆盖剂成分：3%~5%的CaF2、32%~40%KCl、5%~8%的BaCl2、38%~46%的MgCl2。2.3.2实验合金的制备熔炼前准备：在合金熔炼前先清理坩埚，并准备浇注用具。为了保护坩埚，以及其它一些在合金熔炼及浇注过程中会和熔融态镁合金直接接触的工具，则需在这些工具的表面涂刷一层ZnO涂料。由于镁的化学性质比较活泼，在熔炼过程中易于燃烧，因此在熔炼过程中需采用RJ-2覆盖剂保护，为了保证覆盖剂起到良好的保护作用，必须在使用前将其需在150℃条件下烘干2h-3h以去除当中的水分。并结合Mg-Al合金的二元相图，如图2-1[55]，Mg-6Al合金的液相线温度大概在650℃，为了保证合金在熔炼过程中能够快速、完全熔化，并且实验合金不会出现过度烧损，则选择合金熔炼的加热温度为720℃，在保温与浇注时温度为700℃。图2-3Mg-Al合金的二元相图Fig.2-3BinaryphasediagramofMg-Alalloy合金具体的熔炼工艺如下：(1)在合金熔炼前需将放置合金块体的坩埚、浇注合金所使用的金属铸型加热至200℃后，对其进行预热，保温时间为30min左右，这样的主要目的时为了减少熔炼合金的时间，并且能够降低合金在熔炼及浇注时的损失；(2)将块状纯镁锭、铝锭放入坩埚前，需在坩埚底部铺撒一层RJ-2覆盖剂，放置好合金后也需在金属的表面上铺撒一层覆盖剂，避免合金块体直接接触空气，随后将坩埚放置于熔炼合金的电阻炉中，将加热温度升至720℃后再保温60min，以保证镁锭、铝锭的完全熔化；(3)待合金块体镁锭、铝锭完全熔化后，将中间合金Mg-30wt%Gd和Mg-30wt%Nd加
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物医用镁合金表面改性的研究进展[J]. 王彬,梁敏洁,廖海洪,姚宝星,刘欢. 热加工工艺. 2020(06)
[2]新型高强度低合金化镁合金研究进展[J]. 程仁山,潘虎成,谢东升,李景仁,谢红波,秦高梧. 中国材料进展. 2020(01)
[3]Effects of Y and Zn additions on electrical conductivity and electromagnetic shielding effectiveness of Mg-Y-Zn alloys[J]. Lizi Liu,Xianhua Chen,Jingfeng Wang,Liying Qiao,Shangyu Gao,Kai Song,Chaoyue Zhao,Xiaofang Liu,Di Zhao,Fusheng Pan. Journal of Materials Science & Technology. 2019(06)
[4]镁合金耐磨性研究现状[J]. 裔凯,曹丽杰,吴玉娟. 轻合金加工技术. 2018(07)
[5]稀土Er对铸态Mg-6Al合金显微组织和力学性能的影响[J]. 崔红卫,张甜甜,余晖,贾秋荣,崔晓丽,陈洪美,翟慎宝,柴韶春,闵光辉. 铸造. 2017(12)
[6]挤压铸造AZ91-Ca镁合金的压缩蠕变行为[J]. 张扬,封爱成,李小平,卢雅琳. 金属热处理. 2017(11)
[7]Effects of gadolinium addition on the microstructure and mechanical properties of Mg–9Al alloy[J]. Lavish Kumar Singh,Alok Bhadauria,Amirthalingam Srinivasan,Uma Thanu Subramonia Pillai,Bellambettu Chandrasekhara Pai. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(08)
[8]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[9]稀土Sm对铸态Mg-0.4Zn-0.8Zr合金组织和性能的影响[J]. 于明海,郭二军,冯义成,王丽萍,王长亮. 金属热处理. 2016(05)
[10]镁合金在汽车车身上的应用研究[J]. 任兰柱,董瑞君,徐洪,张凯邦. 热加工工艺. 2016(10)
博士论文
[1]含Nd耐热镁合金显微组织和性能的研究[D]. 薛山.东南大学 2006
硕士论文
[1]轻稀土元素对压铸态镁合金组织与性能的影响[D]. 马少博.内蒙古科技大学 2019
[2]挤压铸造WE43生物镁合金组织与性能研究[D]. 石文静.沈阳工业大学 2019
[3]稀土Gd和半固态等温处理对Mg-6Al合金组织和性能的影响[D]. 王晓红.西安理工大学 2017
[4]稀土Y对高锌镁合金组织及蠕变性能的影响[D]. 张艳斌.湖南大学 2014
[5]镁合金高温变形微观组织演变及变形机制的研究[D]. 边福勃.辽宁科技大学 2013
[6]稀土元素对Mg-6Al合金显微组织及高温拉伸力学性能的影响[D]. 李建弘.河南科技大学 2008
本文编号：3286298
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的蠕变曲线
2实验材料及方案13确性，合金成分检测结果如表2-2所示，表明合金的实际成分与名义成分基本一致。图2-2电感耦合等离子光谱设备图Figure2-2Inductivelycoupledplasmaspectroscopyequipment表2-2实验合金检测的化学成分(质量分数,%)Table2-2Chemicalcomposition(massfraction,%)ofexperimentalalloydetectionAlloyAlNdGdMgMg-6Al6--Bal.Mg-6Al-1Nd61-Bal.Mg-6Al-0.5Nd60.5-Bal.Mg-6Al-1Nd-0.5Gd6.431.060.61Bal.Mg-6Al-1Nd-1.0Gd5.810.971.09Bal.Mg-6Al-1Nd-1.5Gd6.351.151.63Bal.Mg-6Al-0.5Nd-0.5Gd5.980.520.61Bal.Mg-6Al-0.5Nd-1.0Gd6.300.670.99Bal.Mg-6Al-0.5Nd-1.5Gd6.260.591.73Bal.2.3实验方法2.3.1实验设备与仪器试验主要使用的设备和仪器分别为：3G-7.5-1.2号井式坩埚炉、Olympus倒置型GX71金相显微镜、XRD-7000S型X射线衍射仪、JSM-6700F型冷场发射及MerlinCompact蔡司扫描电子显微镜、TalosF200X场发射透射电子显微镜。试验主要使用工具有：合金熔炼所使用的的坩埚、金属模具、扒渣勺、搅拌棒等，以及配置金相腐蚀剂所用到的烧杯、量筒、玻璃棒、试剂瓶等其他玻璃仪器。本次试验使用的原材料为：纯度99.7wt%的纯镁锭，纯度99.98wt%的纯铝锭，以及
西安理工大学工程硕士专业学位论文14Mg-30wt%Gd，Mg-30wt%Nd中间合金。实验用品化学成分及含量分别为：ZnO涂料成分：65%的水、5%的水玻璃、30%氧化锌。RJ-2覆盖剂成分：3%~5%的CaF2、32%~40%KCl、5%~8%的BaCl2、38%~46%的MgCl2。2.3.2实验合金的制备熔炼前准备：在合金熔炼前先清理坩埚，并准备浇注用具。为了保护坩埚，以及其它一些在合金熔炼及浇注过程中会和熔融态镁合金直接接触的工具，则需在这些工具的表面涂刷一层ZnO涂料。由于镁的化学性质比较活泼，在熔炼过程中易于燃烧，因此在熔炼过程中需采用RJ-2覆盖剂保护，为了保证覆盖剂起到良好的保护作用，必须在使用前将其需在150℃条件下烘干2h-3h以去除当中的水分。并结合Mg-Al合金的二元相图，如图2-1[55]，Mg-6Al合金的液相线温度大概在650℃，为了保证合金在熔炼过程中能够快速、完全熔化，并且实验合金不会出现过度烧损，则选择合金熔炼的加热温度为720℃，在保温与浇注时温度为700℃。图2-3Mg-Al合金的二元相图Fig.2-3BinaryphasediagramofMg-Alalloy合金具体的熔炼工艺如下：(1)在合金熔炼前需将放置合金块体的坩埚、浇注合金所使用的金属铸型加热至200℃后，对其进行预热，保温时间为30min左右，这样的主要目的时为了减少熔炼合金的时间，并且能够降低合金在熔炼及浇注时的损失；(2)将块状纯镁锭、铝锭放入坩埚前，需在坩埚底部铺撒一层RJ-2覆盖剂，放置好合金后也需在金属的表面上铺撒一层覆盖剂，避免合金块体直接接触空气，随后将坩埚放置于熔炼合金的电阻炉中，将加热温度升至720℃后再保温60min，以保证镁锭、铝锭的完全熔化；(3)待合金块体镁锭、铝锭完全熔化后，将中间合金Mg-30wt%Gd和Mg-30wt%Nd加
【参考文献】：
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[5]稀土Er对铸态Mg-6Al合金显微组织和力学性能的影响[J]. 崔红卫,张甜甜,余晖,贾秋荣,崔晓丽,陈洪美,翟慎宝,柴韶春,闵光辉. 铸造. 2017(12)
[6]挤压铸造AZ91-Ca镁合金的压缩蠕变行为[J]. 张扬,封爱成,李小平,卢雅琳. 金属热处理. 2017(11)
[7]Effects of gadolinium addition on the microstructure and mechanical properties of Mg–9Al alloy[J]. Lavish Kumar Singh,Alok Bhadauria,Amirthalingam Srinivasan,Uma Thanu Subramonia Pillai,Bellambettu Chandrasekhara Pai. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(08)
[8]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[9]稀土Sm对铸态Mg-0.4Zn-0.8Zr合金组织和性能的影响[J]. 于明海,郭二军,冯义成,王丽萍,王长亮. 金属热处理. 2016(05)
[10]镁合金在汽车车身上的应用研究[J]. 任兰柱,董瑞君,徐洪,张凯邦. 热加工工艺. 2016(10)
博士论文
[1]含Nd耐热镁合金显微组织和性能的研究[D]. 薛山.东南大学 2006
硕士论文
[1]轻稀土元素对压铸态镁合金组织与性能的影响[D]. 马少博.内蒙古科技大学 2019
[2]挤压铸造WE43生物镁合金组织与性能研究[D]. 石文静.沈阳工业大学 2019
[3]稀土Gd和半固态等温处理对Mg-6Al合金组织和性能的影响[D]. 王晓红.西安理工大学 2017
[4]稀土Y对高锌镁合金组织及蠕变性能的影响[D]. 张艳斌.湖南大学 2014
[5]镁合金高温变形微观组织演变及变形机制的研究[D]. 边福勃.辽宁科技大学 2013
[6]稀土元素对Mg-6Al合金显微组织及高温拉伸力学性能的影响[D]. 李建弘.河南科技大学 2008
本文编号：3286298
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