铸态及快速凝固镁锡和镁钆锌合金中析出相的透射电子显微学研究

发布时间：2023-03-05 10:40

　　在时效强化镁合金中,镁锡系(Mg-Sn)合金和镁锌稀土系(如Mg-Gd-Zn)合金以其优良的可铸造性、高温下的机械强度和抗蠕变性能得到了广泛关注,特别是关注并研究其时效过程中析出的沉淀相的晶体学特征以及对合金力学性能的影响机理。本论文采用当前较先进的透射电子显微术包括高分辨透射电子显微术(HRTEM)以及球差矫正的高角环形暗场扫描透射电子显微术(HAADF-STEM)结合X射线衍射(XRD)与扫描电子显微术(SEM)等常规微观分析手段,研究了平衡凝固下铸态镁锡(Mg-9.76wt.%Sn)合金和镁钆锌(Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn)合金经过热处理后晶粒内沉淀相的析出规律、晶体学特征及时效强化机理；同时研究了快速凝固技术制备的相同成分Mg-9.76wt.%Sn合金的微观组织特征,并将非平衡快速凝固同铸态的结果进行了对比。对固溶处理后(823K保温12小时后水淬)的铸态Mg-9.76wt.%Sn合金分别进行高温(573K)和低温(453K)的时效处理,测得硬度曲线。结果表明,该合金高温(573K)时效5小时达到峰值硬度63.5Hv,低温(453K)时效425小时达到峰值...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 绪论
    1.1 固态相变的基础理论
        1.1.1 固态相变简介
        1.1.2 脱溶沉淀的热力学和动力学理论
        1.1.3 连续脱溶与不连续脱溶
        1.1.4 脱溶沉淀后合金的性能变化
    1.2 扩散型固态相变的基础理论
        1.2.1 不变线应变原理
        1.2.2 二维不变线应变模型
        1.2.3 三维不变线应变模型
    1.3 镁锡系合金时效过程及研究概况
        1.3.1 镁的晶体结构
        1.3.2 镁锡合金中析出相的研究现状
    1.4 非平衡凝固镁锡合金的研究概况
    1.5 镁稀土系合金中长周期结构的研究概况
        1.5.1 长周期结构相生成机制、结构及其电子衍射图特征
        1.5.2 镁锌稀土系合金中长周期结构相的研究现状
    1.6 本课题的研究目标、研究内容以及研究方法
第二章 实验过程和方法
    2.1 镁合金成分的选择
        2.1.1 镁锡(Mg-Sn)合金样品成分的选择
        2.1.2镁礼锋合金成分的选择
    2.2 合金样品的制备
        2.2.1 常规铸造样品的制备
        2.2.2 快速凝固条带样品的制备
    2.3 热处理工艺
    2.4 样品的制备方法和分析手段
        2.4.1 样品显微硬度的测试
        2.4.2 用于XRD相鉴定的合金样品制备
        2.4.3 扫描电子显微镜样品的制备和分析
        2.4.4 透射电子显微镜样品的制备和分析
    2.5 研究过程中涉及的电子显微学理论和方法
        2.5.1 高分辨透射电子显微术(HRTEM)
        2.5.2 扫描透射电子显微术(STEM)及高角环形暗场像(HAADF)成像原理
第三章 常规铸态Mg-Sn合金的力学性能及电子显微研究
    3.1 高温时效下合金的显微组织和力学性能研究
        3.1.1 Mg-9.76wt.%Sn合金在575K时效下的硬度曲线
        3.1.2 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效完成前后的显微组织分析
        3.1.3 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效硬度峰值样品内析出相的透射电子显微学研究
        3.1.4 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效峰值时析出颗粒形貌及其与镁基体取向关系分布的统计
        3.1.5 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效析出颗粒取向关系分布的不变线模型解释
        3.1.6 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效硬度峰值样品内析出相与镁基体界面结构的HRTEM和HAADF-STEM研究
        3.1.7 Mg-9.76wt.%Sn合金高温时效硬度峰值样品内析出相与镁基体界面模型的构建
    3.2 低温时效下合金的显微组织和力学性能研究
        3.2.1 Mg-9.76wt.%Sn合金在453K时效下的硬度曲线
        3.2.2 低温时效Mg-9.76wt.%Sn合金的微观组织
        3.2.3 Mg-9.76wt.%Sn合金低温时效硬度峰值样品中析出相的透射电子显微学研究
        3.2.4 Mg-9.76wt.%Sn合金低温时效峰值硬度时析出相颗粒形貌及其取向关系的统计
    3.3 本章小结
第四章 快速凝固Mg-Sn合金的力学性能及电子显微研究
    4.1 快速凝固Mg-9.76wt.%Sn合金的XRD分析和力学性能研究
    4.2 快速凝固Mg-9.76wt.%Sn合金微观组织的电子显微学研究
    4.3 快速凝固Mg-9.76wt.%Sn合金中β"-DO₁₉结构析出相的高分辨透射电子显微学研究
        4.3.1 DO₁₉结构简介
        4.3.2 快速凝固Mg-9.76wt.%Sn合金中β"-DO₁₉结构析出相的原子结构模型
    4.4 本章小结
第五章 铸态Mg-9.05wL%Gd-2.85wt.%Zn合金中长周期结构相的电子显微研究
    5.1 固溶处理前后铸态Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn合金的微观组织分析
    5.2 固溶处理后铸态Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn合金的透射电子显微学研究
        5.2.1 合金中长周期结构相的TEM研究
        5.2.2 合金中长周期结构相的HRTEM及HAADF-STEM研究
        5.2.3 合金中14H长周期相的结构模型
    5.3 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 结论
        6.1.1 铸态及快速凝固Mg-9.76wt.%Sn合金研究总结
        6.1.2 铸态Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn合金研究总结
    6.2 存在的问题和展望
附录一
附录二
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3756040