本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備工藝與性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為目前最輕的工程金屬材料,被譽(yù)為“2l世紀(jì)綠色工程材料”的鎂合金,具有較佳的比強(qiáng)度、比剛性、切削性、減振性以及易于回收等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)和數(shù)碼3C產(chǎn)品的零件上。但是,鎂合金存在塑性變形能力差、絕對強(qiáng)度低、容易氧化以及高溫抗蠕變性能差等問題,限制了它在工業(yè)中的進(jìn)一步應(yīng)用。由于Mg-Zn-Y二十面體準(zhǔn)晶相(I-phase)具有的高硬度、高彈性模量,并且能夠與鎂合金基體良好結(jié)合,可以應(yīng)用于基體鎂合金的強(qiáng)化相。因此,制備穩(wěn)定的準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料,能夠?yàn)殒V合金的強(qiáng)化研究提供新途徑。本文采用常規(guī)鑄造的方法制備Mg-Zn-Y二十面體穩(wěn)定準(zhǔn)晶中間合金,將制備的Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金作為增強(qiáng)體,通過外加法引入到基體AZ91D鎂合金中,采用擠壓鑄造工藝獲得準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料,研究不同工藝參數(shù)對復(fù)合材料顯微組織和力學(xué)性能的影響;最后,采用擠壓鑄造法制備自生準(zhǔn)晶增強(qiáng)Mg93Zn6Y1鎂基復(fù)合材料,并研究擠壓壓力對材料顯微組織和力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):采用常規(guī)的鑄造方式,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計的Mg-47Zn-xY(x=2.5,3.5,4.5,5.5,6.5,7.5,wt%)和Mg-45Zn-5.5Y(wt%)中均獲得了穩(wěn)定的二十面體準(zhǔn)晶I-phase。隨著合金中Y含量的增加,準(zhǔn)晶相的含量逐漸增多,尺寸逐漸增大;隨著Zn元素減少(Zn=45wt%),合金中的I-phase由花瓣狀變?yōu)椴灰?guī)則的多邊形狀,合金顯微組織中的(α-Mg+I-phase)層片狀共晶組織消失,黑色顆粒狀的α-Mg增多,尺寸增大;隨著冷卻速率減緩,準(zhǔn)晶相充分長大直到熟化脫落,最后形成一朵花瓣狀準(zhǔn)晶。重力鑄造(0 MPa)工藝下,Mg3YZn6準(zhǔn)晶相能夠很好的遺留在AZ91D基體鎂合金,變成球形,均勻分布在α-Mg基體的晶界或者晶內(nèi);準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料力學(xué)性能提高明顯,其抗拉強(qiáng)度是146.3MPa,斷后伸長率是4.08%,相比于基體AZ91D分別提高了41.63%和44.68%;復(fù)合材料斷口主要由解理面和撕裂棱組成,具有典型的脆性斷裂的特征。相比于重力鑄造,擠壓鑄造工藝更有助于鎂基復(fù)合材料力學(xué)性能提高;當(dāng)澆注溫度為700℃,擠壓壓力為100MPa時,復(fù)合材料拉抗拉強(qiáng)度和伸長率達(dá)到最大值,分別是201.5MPa和8.20%,相比重力鑄造增加幅度為37.7%和100.9%;此時,經(jīng)過固溶和時效熱處理后的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別提高到233.5MPa和9.81%。擠壓鑄造Mg93Zn6Y1鎂合金的顯微組織由α-Mg相和I-phase兩相組成。準(zhǔn)晶相以(I-phase+α-Mg)層片狀共晶組織形態(tài)存在,呈網(wǎng)狀分布在α-Mg枝晶間。增大擠壓壓力,合金顯微組織得到改善,層片狀共晶組織變得細(xì)小,且由連續(xù)網(wǎng)狀逐漸變?yōu)閿嗔丫W(wǎng)狀,分布更均勻。當(dāng)擠壓壓力從0 MPa增大到150 MPa時,Mg93Zn6Y1鎂合金的抗拉強(qiáng)度由148.3 MPa增加到193.5 MPa,伸長率從2.41%增加到4.23%,增幅分別為30.48%和75.52%。合金拉伸試樣的斷口呈現(xiàn)準(zhǔn)解理斷裂特征。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶 AZ91D鎂合金 擠壓鑄造 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB331
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 1 緒論11-26
• 1.1 準(zhǔn)晶11-18
• 1.1.1 準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)與分類11-13
• 1.1.2 準(zhǔn)晶的性能與應(yīng)用13-15
• 1.1.3 準(zhǔn)晶的制備方法15-16
• 1.1.4 鎂系準(zhǔn)晶研究現(xiàn)狀16-17
• 1.1.5 準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂合金17-18
• 1.2 鎂及鎂合金18-24
• 1.2.1 鎂及鎂合金特點(diǎn)及應(yīng)用18-20
• 1.2.2 鎂合金的強(qiáng)化機(jī)理20-22
• 1.2.3 鎂合金擠壓鑄造22-24
• 1.3 本文研究目的、意義及內(nèi)容24-26
• 1.3.1 本文研究目的與意義24
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容24-26
• 2 實(shí)驗(yàn)方案與過程26-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備26-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程27-29
• 2.3.1 常規(guī)鑄造制備Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金27
• 2.3.2 擠壓鑄造制備準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料27-28
• 2.3.3 鎂基復(fù)合材料熱處理工藝28-29
• 2.4 材料表征及性能檢測29-32
• 2.4.1 光學(xué)顯微組織分析29
• 2.4.2 X射線衍射分析29
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡分析29-30
• 2.4.4 透射電子顯微鏡分析30
• 2.4.5 差示掃描量熱分析30
• 2.4.6 拉伸力學(xué)性能分析30-32
• 3 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金的制備與研究32-53
• 3.1 引言32
• 3.2 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金的制備32-35
• 3.2.1 合金成分選擇32-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線34-35
• 3.3 合金成分Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金顯微組織的影響35-42
• 3.3.1 Y含量對準(zhǔn)晶中間合金顯微組織的影響35-41
• 3.3.2 Zn含量對準(zhǔn)晶中間合金顯微組織的影響41-42
• 3.4 冷卻速率對Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金顯微組織的影響42-45
• 3.4.1 模具型號對準(zhǔn)晶中間合金顯微組織的影響42-44
• 3.4.2Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶合金不同部位的顯微組織44-45
• 3.5 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶相形成和生長機(jī)制45-51
• 3.5.1 準(zhǔn)晶相形成機(jī)制分析46-48
• 3.5.2 準(zhǔn)晶相生長機(jī)制分析48-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 4 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料制備工藝與性能研究53-78
• 4.1 引言53
• 4.2 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料的制備53-56
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線53-54
• 4.2.2 鎂基復(fù)合材料的增強(qiáng)體和基體54-56
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計56
• 4.3 重力鑄造準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料的組織及性能56-62
• 4.3.1 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶對AZ91D鎂合金顯微組織的影響56-59
• 4.3.2 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶對AZ91D鎂合金力學(xué)性能的影響59-61
• 4.3.3 Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶對AZ91D鎂合金斷口形貌的影響61-62
• 4.4 擠壓鑄造準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料的組織及性能62-72
• 4.4.1 不同擠壓壓力對復(fù)合材料顯微組織的影響62-66
• 4.4.2 不同擠壓壓力對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響66-68
• 4.4.3 不同擠壓壓力下復(fù)合材料的斷口形貌68-69
• 4.4.4 不同澆注溫度對復(fù)合材料顯微組織的影響69-70
• 4.4.5 不同澆注溫度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響70-71
• 4.4.6 不同澆注溫度下復(fù)合材料的斷口形貌71-72
• 4.5 熱處理對準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料的組織及性能的影響72-76
• 4.6 本章小結(jié)76-78
• 5 Mg-Zn-Y自生準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備工藝與性能的研究78-86
• 5.1 引言78
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案與過程78-80
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析80-84
• 5.3.1 不同擠壓壓力下Mg_(93)Zn_6Y_1合金的顯微組織分析80-83
• 5.3.2 不同擠壓壓力下Mg_(93)Zn_6Y_1合金的力學(xué)性能分析83-84
• 5.3.3 不同擠壓壓力下Mg_(93)Zn_6Y_1合金的斷口形貌分析84
• 5.4 本章小節(jié)84-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-95
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果95-96
• 致謝96-97

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳遠(yuǎn);何戰(zhàn)兵;;準(zhǔn)晶增強(qiáng)Mg-Zn-RE合金的力學(xué)性能研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2015年19期

2 趙懌;董剛;趙博;;鎂合金在航空領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];有色金屬工程;2015年02期

3 楊玲;趙宇宏;侯華;楊曉敏;;Y對常規(guī)凝固Mg-Zn-Y合金組織和性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2014年07期

4 范愛國;;高強(qiáng)高韌鎂合金的研發(fā)和應(yīng)用取得新進(jìn)展[J];兵器材料科學(xué)與工程;2014年03期

5 董允;林小娉;徐瑞;劉士俊;田莎莎;;GPa級超高壓下Mg-6Zn-1Y合金凝固過程及準(zhǔn)晶形成[J];稀有金屬材料與工程;2014年05期

6 段亞萍;侯華;靳玉春;趙宇宏;傅利;楊東然;;鑄態(tài)Al_(63)Cul_(25)Fel_(12)準(zhǔn)晶材料的相分析及微觀結(jié)構(gòu)研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2014年02期

7 霍麗娜;;鎂合金:21世紀(jì)的綠色工程新材料[J];世界有色金屬;2012年12期

8 馬戎;董選普;陳樹群;程魯;樊自田;;準(zhǔn)晶增強(qiáng)Mg-0.6%Zr合金的力學(xué)與阻尼性能[J];中國有色金屬學(xué)報;2012年10期

9 劉騰;滕新營;劉立艷;趙振偉;;MZY準(zhǔn)晶增強(qiáng)AZ91鎂合金中MZY準(zhǔn)晶顆粒形貌的演變[J];稀有金屬材料與工程;2012年S2期

10 董闖;王英敏;羌建兵;王清;;準(zhǔn)晶:奇特而又平凡的晶體——2011年諾貝爾化學(xué)獎簡介[J];自然雜志;2011年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳云;鎂合金擠壓鑄造成形機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

2 石國梁;Mg-Zn-Mn系變形鎂合金強(qiáng)化機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 楊艷玲;擠壓鑄造Mg-Nd(-Zr)合金工藝及凝固行為研究[D];上海交通大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙振偉;Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶/AZ91復(fù)合材料的制備及性能研究[D];濟(jì)南大學(xué);2013年

2 劉騰;Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金制備及其對AZ91合金性能的影響[D];濟(jì)南大學(xué);2012年

3 萬迪慶;Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相及準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂合金[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備工藝與性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270653