本文關鍵詞：鎂基復合材料的增強相設計及組織性能評價

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【摘要】：由于密排六方的晶體結構,鎂合金在變形中會形成強烈織構,這極大限制了變形鎂合金的室溫成形能力。顆粒增強鎂基復合材料是鎂合金的“強化版”,近些年來備受關注。更為重要的是,增強顆�？梢匀趸V合金的變形織構,進而改善其成形能力。本文首先對比了不同耦合外場下TiB2增強顆粒的分散行為,研究了增強顆粒的分散性對TiB2/AZ31復合材料板材組織、織構及力學性能的影響;另外,探索通過Y合金化的方法來拓展Al-Ti-B自蔓延體系在無鋁鎂合金(Mg-6Zn)中的應用；最后,研究了Al元素的添加對Mg-Zn-RE合金板材組織性能的影響。主要研究結論如下：在TiB2/AZ31復合材料制備過程中,引入聲磁耦合場(電磁場+超聲場),通過電磁場的控流作用間接擴大了超聲場的作用范圍,從而有效減小增強顆粒團簇尺寸并提高增強顆粒的利用率。相比于旋轉磁場和行波磁場,螺旋電磁場與超聲場耦合的作用效果最明顯。組織分析表明,AZ31鎂合金板材中的剪切帶是由尺寸較為粗大的動態(tài)再結晶(Dynamic Rerystallization, DRX)晶粒組成。由于在軋制過程中TiB2顆粒的“顆粒刺激形核”(Particle Stimulate Nucleation, PSN)效應,TiB2/AZ31復合材料中組成剪切帶的DRX晶粒明顯得到細化。另外,隨TiB2顆粒分散性的提高,組織中剪切帶和孿晶的數(shù)量增加,織構也得到不斷的弱化,且TiB2/AZ31復合材料的強度和延伸率均得到了改善。Y與Al-Ti-B自蔓延(SHS)產(chǎn)物中的Al反應生成Al2Y、Al11Y3相,減小了TiB2顆粒團簇的尺寸并細化復合材料基體組織。在軋制過程中,和TiB2顆粒一樣,Al2Y和Al11Y3可以刺激DRX形核,這導致最終軋制組織的細化并形成弱的雙峰織構的形成。另外,Y的添加使得TiB2/Mg-6Zn復合材料板材的強度和塑性同時提高。重要的是,添加Y起到了消耗殘余Al的作用,解決了Al-Ti-B體系在無Al鎂合金中無法應用的難題。Al的添加顯著改變了Mg-5Gd-2.5Y-2Zn合金的凝固析出行為,使得W相(Mg3Zn3(Y,Gd)2)含量急劇減少,并形成兩種新的有益相(Al11(Y, Gd)3和A12(Y, Gd))。鑄態(tài)組織的改變顯著提高了Mg-5Gd-2.5Y-2Zn合金的軋制成形能力和伸長率。尤其是,含1.0wt.%Al的Mg-5Gd-2.5Y-2Zn板材的伸長率達到了16.4%,約為原合金的4倍。Al的合金化對含較高稀土含量的Mg-8Gd-5Y-2Zn合金板材組織性能的影響也非常的顯著。宏觀織構測試表明,Mg-8Gd-5Y-2Zn合金板材中形成了較強的雙峰織構(最大極密度值為15.1)。添加1.0wt.%Al后,板材織構呈現(xiàn)出多峰、取向分布變寬的特征,且最大極密度顯著弱化至3.9。EBSD分析表明,Mg-8Gd-5Y-2Zn合金軋制過程中發(fā)生了不完全再結晶,晶粒間取向差不明顯,且小角度晶界所占比例較高。添加1.0wt.% Al后,板材組織由均勻細小的DRX晶粒組成,大角度晶界數(shù)量增加。
【關鍵詞】：鎂基復合材料 軋制 顯微組織 織構 力學性能
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-31
• 1.1 引言11
• 1.2 鎂基復合材料概述11-14
• 1.2.1 基體合金11
• 1.2.2 增強體11-14
• 1.3 顆粒增強鎂基復合材料14-19
• 1.3.1 外加顆粒增強鎂基復合材料14-15
• 1.3.2 原位顆粒增強鎂基復合材料15-16
• 1.3.3 增強顆粒的分散工藝16-19
• 1.4 顆粒增強鎂基復合材料熱變形19-22
• 1.4.1 軋制19-20
• 1.4.2 擠壓20-21
• 1.4.3 鍛造21-22
• 1.5 變形鎂合金織構22-27
• 1.5.1 變形鎂合金織構形成機理22
• 1.5.2 變形鎂合金織構主要類型22-24
• 1.5.3 變形鎂合金織構的優(yōu)化設計24-26
• 1.5.4 織構弱化機理研究26-27
• 1.6 顆粒對鎂合金基體變形組織的影響27-29
• 1.6.1 顆粒對再結晶的影響27-28
• 1.6.2 顆粒對變形織構的影響28-29
• 1.7 論文研究目的及主要內(nèi)容29-31
• 1.7.1 論文研究目的29-30
• 1.7.2 論文研究內(nèi)容30-31
• 2 實驗材料及方法31-36
• 2.1 實驗原材料31
• 2.2 實驗方法31-33
• 2.2.1 Al-Ti-B預制塊制備工藝31-32
• 2.2.2 鑄造工藝32-33
• 2.2.3 熱處理工藝33
• 2.2.4 軋制工藝33
• 2.3 顯微組織及力學性能分析33-36
• 2.3.1 成分分析33
• 2.3.2 金相分析33-34
• 2.3.3 X射線衍射分析34
• 2.3.4 掃描電鏡和能譜分析34-35
• 2.3.5 宏觀織構分析35
• 2.3.6 電子背散射衍射分析35
• 2.3.7 晶粒尺寸測定35
• 2.3.8 室溫力學性能測試35-36
• 3 不同外場下顆粒分散行為及其對鎂基復合材料板材組織、性能影響36-45
• 3.1 不同外場類型對鎂基復合材料中增強顆粒分散行為影響36-39
• 3.2 不同顆粒分散性對鎂基復合材料軋制板材組織、織構及力學性能影響.39-44
• 3.2.1 軋制態(tài)組織分析39-40
• 3.2.2 軋制過程中的組織演變分析40-42
• 3.2.3 宏觀織構分析42
• 3.2.4 拉伸性能分析42-44
• 3.3 本章小結44-45
• 4 Y對TiB_2/Mg-6Zn復合材料組織、織構及力學性能的影響45-52
• 4.1 成分設計45
• 4.2 微組織分析45-49
• 4.2.1 均勻化組織分析45-48
• 4.2.2 軋制組織分析48-49
• 4.3 宏觀織構分析49-50
• 4.4 拉伸性能分析50-51
• 4.5 本章小結51-52
• 5 Al對Mg-Gd-Y-Zn合金組織、織構及力學性能影響52-67
• 5.1 Al對含W相的Mg-5Gd-2.5Y-2Zn合金組織、織構及力學性能影響52-61
• 5.1.1 成分設計52
• 5.1.2 鑄態(tài)組織分析52-55
• 5.1.3 軋制板材宏觀形貌對比55
• 5.1.4 軋制態(tài)組織分析55-57
• 5.1.5 宏觀織構分析57-59
• 5.1.6 拉伸性能分析59-60
• 5.1.7 拉伸斷口分析60-61
• 5.2 Al對含X相的Mg-8Gd-5Y-2Zn合金組織、織構及力學性能影響61-66
• 5.2.1 成分設計61
• 5.2.2 鑄態(tài)組織分析61-63
• 5.2.3 軋制態(tài)組織分析63-64
• 5.2.4 宏觀織構分析64
• 5.2.5 EBSD分析64-66
• 5.3 本章小結66-67
• 結論67-69
• 參考文獻69-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況76-78
• 致謝78-79

【參考文獻】

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本文編號：1062016