發(fā)布時(shí)間：2020-04-02 11:16

【摘要】： 鎂合金作為輕質(zhì)的工程結(jié)構(gòu)材料,在汽車、航空航天和其它領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。然而,現(xiàn)有鎂合金的力學(xué)性能和成形性能等還難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此,有必要進(jìn)一步通過合金化和/或微合金化來改善鎂合金的綜合性能。稀土元素Ce作為一種有潛力的合金化和/或微合金化元素,其在鎂合金中的作用一直受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注和高度重視,并對此開展了大量的研究。然而,目前國內(nèi)外對于Ce在鎂合金中的作用仍然存在不少的爭議,尤其是Ce對鎂合金組織細(xì)化的影響。一種觀點(diǎn)認(rèn)為Ce合金化和/或微合金化可以細(xì)化鎂合金的組織,而另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為在鎂合金中添加Ce不但不能細(xì)化合金的組織,反而使合金的組織粗大。因此,進(jìn)一步深入研究Ce對鎂合金組織的影響,對于通過Ce合金化和/或微合金化改善現(xiàn)有鎂合金的綜合性能意義重大。同時(shí),研究成果對于高性能含Ce新型鎂合金的開發(fā)也同樣具有理論指導(dǎo)意義。 本文以AZ31、AZ91和ZK60三個(gè)典型鎂合金為研究對象,系統(tǒng)研究了Ce添加對AZ31、AZ91和ZK60鎂合金鑄態(tài)組織的影響,并取得了以下研究結(jié)果:①添加0.5~2.0wt%Ce到AZ31鎂合金中不但可形成Al11Ce3相,還可使合金中β- Mg17Al12相的數(shù)量減少,并使β-Mg17Al12相的形貌從最初的連續(xù)網(wǎng)狀向斷續(xù)狀和/或和顆粒狀轉(zhuǎn)變。此外,添加0.5~2.0wt%Ce不但不能細(xì)化AZ31鎂合金的晶粒,還使合金的晶粒變得粗大。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下,Ce加入量、熔體保溫溫度或熔體保溫時(shí)間增加可以微小減弱Ce對AZ31鎂合金晶粒的粗化作用。②添加0.5~2.0wt%Ce到AZ91鎂合金中不但可形成Al11Ce3相,還可使合金中β-Mg17Al12相的數(shù)量減少,并使β-Mg17Al12相的形貌從最初的連續(xù)網(wǎng)狀向斷續(xù)狀和/或和顆粒狀轉(zhuǎn)變。此外,添加0.5~2.0wt%Ce總體上也不能細(xì)化AZ91鎂合金的晶粒,相反,還使合金的晶粒變得粗大,尤其在添加2.0wt%Ce時(shí)。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下,熔體保溫溫度和熔體保溫時(shí)間增加或減少均可減弱Ce對AZ91鎂合金晶粒的粗化作用。③添加0.5~1.5wt%Ce到ZK60鎂合金中不但可形成Mg12Ce相,還可使合金中含Zn第二相的形貌從最初的不連續(xù)點(diǎn)狀向連續(xù)的條狀和大塊狀轉(zhuǎn)變。此外,添加0.5~1.5wt%Ce也不能細(xì)化ZK60鎂合金的晶粒,相反,還使合金的晶粒變得粗大,并且這種粗化作用還隨著Ce加入量的增加變得更加明顯。在本文的試驗(yàn)條件下,熔體保溫時(shí)間變化并不能明顯弱化Ce對ZK60鎂合金組織的粗化作用。然而,較低和較高的熔體保溫溫度可以顯著弱化Ce對ZK60鎂合金組織的粗化作用,甚至可以使Ce變質(zhì)ZK60鎂合金的組織細(xì)化。
【圖文】：

圖 1.1 幾種典型結(jié)構(gòu)材料的比強(qiáng)度和比剛度對比[3]Fig.1.1 Specific Strength and Specific Stiffness of Various Structure Materials世界鎂礦資源極其豐富，鎂在地殼表層儲量居第8位占1.9%（質(zhì)量比），而我國的鎂儲量占世界第一。鎂在自然界中以化合態(tài)存在，鎂礦石主要包括菱鎂礦和白云石。我國已探明的菱鎂礦資源總量為31.45億噸，占世界儲量的22.5%，工業(yè)儲量為27億噸；白云石40億噸；蛇紋石30億噸。另外，鹽湖和海水中也含有大量的鎂。青海柴達(dá)木盆地的33個(gè)鹽湖鎂鹽儲量為47.5億噸，而且儲存形式為非常有利于開采的高純度氯化鎂。每千克海水中約含3.8g氯化鎂，1.7克硫酸鎂，因而海水中含鎂約為2100億噸[8]。據(jù)專家估計(jì)，鎂資源的開采年限可達(dá)1000年，在資源緊張的時(shí)代，鎂有巨大開發(fā)潛力，然而鎂資源的開發(fā)與利用遠(yuǎn)不及鋼鐵、銅、鋁等金屬材料，其規(guī)模僅為鋁工業(yè)的1/50，鋼鐵工業(yè)的1/60。目前，80%的鎂合金鑄件用于生產(chǎn)飛機(jī)和汽車零部件，而90%是常溫使用的殼體和不重要的零件[9]。鎂合金的成形工藝方法主要是鑄造，其鑄件力學(xué)性能差，制約了鎂合金的應(yīng)用。提高鎂合金

Alloy Al Zn Zr Mn Ce MgAZ31 3.0 1.0 㭎 0.25 㭎 balAZ31+0.5％Ce 3.0 1.0 㭎 0.25 0.5 balAZ31+1.0％Ce 3.0 1.0 㭎 0.25 1.0 balAZ31+1.5％Ce 3.0 1.0 㭎 0.25 1.5 balAZ31+2.0％Ce 3.0 1.0 㭎 0.25 2.0 balAZ91 9.0 1.0 㭎 0.25 㭎 balAZ91+0.5％Ce 9.0 1.0 㭎 0.25 0.5 balAZ91+1.0％Ce 9.0 1.0 㭎 0.25 1.0 balAZ91+1.5％Ce 9.0 1.0 㭎 0.25 1.5 balAZ91+2.0％Ce 9.0 1.0 㭎 0.25 2.0 balZK60 㭎 6.0 0.45 㭎 㭎 balZK60+0.5％Ce 㭎 6.0 0.45 㭎 0.5 balZK60+1.0％Ce 㭎 6.0 0.45 㭎 1.0 balZK60+1.5％Ce 㭎 6.0 0.45 㭎 1.5 bal表 2.1 合金化設(shè)計(jì)成分（wt％）Table 2.1 Chemical composition of alloys +xCe(wt％)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG146.22

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本文編號：2611882