本文關(guān)鍵詞：含準(zhǔn)晶、長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相的Mg-Zn-Y合金微觀組織與性能研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Zn-Y 準(zhǔn)晶 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu) 快速凝固 熱處理

【摘要】：鎂合金是工程應(yīng)用中密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有比強(qiáng)、比剛度高,阻尼減震、電磁屏蔽性能,以及優(yōu)異的加工性能和易回收等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),鎂合金強(qiáng)度較低、耐腐蝕性差等缺點(diǎn)極大地限制了其更加廣闊的應(yīng)用空間與潛力。通過(guò)在鑄造鎂合金中添加稀土元素可以顯著提高合金的性能,近年來(lái),鑄造稀土鎂合金已成為鎂合金研究的一個(gè)重點(diǎn)。通過(guò)添加Y元素以及熱處理和新制備工藝可以在Mg-Zn系合金中獲得準(zhǔn)晶相、長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)相,使其綜合性能獲得了很大的改善。本文采用常規(guī)鑄造和銅輥旋淬設(shè)備制備出鑄態(tài)及不同冷速的快速凝固Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶合金,研究快凝下不同冷速對(duì)準(zhǔn)晶的微觀形貌、凝固路徑、合金耐腐蝕性能的影響;采用普通鑄造制備長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y合金,確定不同類型長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相的相組分,對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)合金進(jìn)行熱處理,分析LPSO相在平衡轉(zhuǎn)變后相類型及組分、轉(zhuǎn)變機(jī)制、形貌和分布狀況以及性能變化;外加準(zhǔn)晶到LPSO結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y合金中制備鎂基復(fù)合材料,研究準(zhǔn)晶存在形式,I相與LPSO相互相作用下兩者依存關(guān)系以及對(duì)鎂基復(fù)合材料性能的影響。Mg57Zn37Y6二十面體準(zhǔn)晶可以通過(guò)普通鑄造和快速凝固方法獲得,而且不同冷卻速度下的準(zhǔn)晶合金微觀組織有很大的差異。二十面體準(zhǔn)晶在這兩種凝固條件下均可直接從過(guò)冷熔體中析出,其最優(yōu)生長(zhǎng)方向?yàn)槲宕螌?duì)稱軸方向,二十面體的頂點(diǎn)是再次形成準(zhǔn)晶的最佳位置。隨著冷卻速率的提高,準(zhǔn)晶的生長(zhǎng)方式由鑄態(tài)時(shí)小平面生長(zhǎng)和共生生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖倌虝r(shí)多以非小平面生長(zhǎng)。冷卻速率影響準(zhǔn)晶的長(zhǎng)大過(guò)程的同時(shí),對(duì)準(zhǔn)晶形核起到至關(guān)重要作用。二十面體短程序(ISRO)為準(zhǔn)晶的形核質(zhì)點(diǎn),快速凝固較高的冷卻速率使合金具有大的過(guò)冷度,可增大ISRO在熔體中的存在幾率,促進(jìn)這樣的原子團(tuán)簇作為更多的準(zhǔn)晶形核質(zhì)點(diǎn)。Mg57Zn37Y6合金在3.5%(wt.%)NaCl溶液中腐蝕為典型的點(diǎn)蝕形貌,快速凝固Mg57Zn37Y6合金中大體積分?jǐn)?shù)準(zhǔn)晶相在改善合金耐腐蝕性上起到主導(dǎo)作用。鑄態(tài)Mg94Zn2Y4合金中LPSO相為18R型,其相成分為Mg10Zn1Y1,經(jīng)過(guò)固溶處理合金微觀形貌發(fā)生顯著變化。14H-LPSO和18R-LPSO可以在788K-15h固溶態(tài)Mg94Zn2Y4合金中共存,對(duì)應(yīng)的相組成分別為Mg12Zn1Y1和Mg10Zn1Y1,14H與α-Mg基體的位向關(guān)系為:(0001)14H//(0001)Mg和[0110]14H//[1120]Mg。14H-LPSO相的生成有兩種途經(jīng):一種是18R-LPSO向14H-LPSO相轉(zhuǎn)變而來(lái);另一種是從α-Mg基體中析出。14H-LPSO相以合金中的層錯(cuò)為形核質(zhì)點(diǎn),伴隨著溶質(zhì)原子的擴(kuò)散遷移而長(zhǎng)大。788K-15h固溶處理后Mg94Zn2Y4合金較之鑄態(tài)時(shí)力學(xué)性能得到顯著改善,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和拉伸率分別從182 MPa、135 MPa和10.2%提高至245 MPa、157 MPa和13.8%,增幅分別為34.6%、16.3%和35.3%,力學(xué)性能的改善得益于:1、基體中有大量精細(xì)的針狀片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn);2、第二相體積分?jǐn)?shù)明顯提高;3、晶粒得到顯著細(xì)化,增加了大量晶界。T6處理后Mg94Zn2Y4合金中塊狀LPSO相消失或轉(zhuǎn)變?yōu)轶w積更小的小塊狀,針狀片層結(jié)構(gòu)更加精細(xì)且細(xì)針狀長(zhǎng)度與寬度均有很大程度的減小;測(cè)試合金布氏硬度,合金在經(jīng)過(guò)788K-15h+473K-12h熱處理后達(dá)到宏觀硬度最大值。外加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mg57Zn37Y6準(zhǔn)晶中間合金到長(zhǎng)周期堆垛結(jié)構(gòu)Mg94Zn2Y4合金中制得Mg-Zn-Y合金,其微觀組織均有顯著變化。外加8wt.%準(zhǔn)晶中間合金后Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相以(I-phase+α-Mg)共晶組織的形式存在。此時(shí),共晶組織有兩種存在形式:一種是獨(dú)立存在的層片結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)細(xì)網(wǎng)狀形態(tài);另一種是以長(zhǎng)片層形態(tài)分布在細(xì)條板狀相之間,將細(xì)條板狀相轉(zhuǎn)變?yōu)閵A層結(jié)構(gòu)。合金宏觀硬度與合金組織中相組成有密切關(guān)聯(lián),隨著外加準(zhǔn)晶中間合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,Mg-Zn-Y合金中的相組成變化為:α-Mg+Mg10Zn1Y1(0wt.%)→α-Mg+Mg10Zn1Y1+I相(4wt.%)→α-Mg+Mg10Zn1Y1+I相(8wt.%)→α-Mg+W相(12wt.%),其宏觀硬度表現(xiàn)出先增大后降低的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Y 準(zhǔn)晶 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu) 快速凝固 熱處理
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 鎂合金13-14
• 1.2 Mg-Zn-Y系準(zhǔn)晶合金14-17
• 1.2.1 準(zhǔn)晶概述14
• 1.2.2 Mg-Zn-RE系準(zhǔn)晶14-15
• 1.2.3 Mg-Zn-Y系準(zhǔn)晶研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 快速凝固Mg-Zn-Y系準(zhǔn)晶16-17
• 1.3 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金17-23
• 1.3.1 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相17-18
• 1.3.2 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相的分類與形成18-20
• 1.3.3 含LPSO相Mg-Zn-Y合金研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 準(zhǔn)晶增強(qiáng)LPSO結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y鎂基復(fù)合材料23-24
• 1.5 研究?jī)?nèi)容及意義24-27
• 1.5.1 主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 1.5.2 研究意義25-27
• 第二章 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與研究方法27-33
• 2.1 合金成分設(shè)計(jì)27
• 2.2 試驗(yàn)原料及設(shè)備27-28
• 2.3 試驗(yàn)制備工藝28-30
• 2.3.1 試驗(yàn)工藝流程28-29
• 2.3.2 合金熔煉與澆鑄29-30
• 2.4 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y合金的熱處理30
• 2.5 分析和性能測(cè)試方法30-33
• 第三章 快速凝固Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶合金微觀組織及性能分析33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 快速凝固Mg_(57)Zn_(37)Y_6合金的凝固組織特征33-38
• 3.2.1 Mg_(57)Zn_(37)Y_6合金SEM、XRD與EDS分析33-37
• 3.2.2 Mg_(57)Zn_(37)Y_6合金TEM分析37-38
• 3.3 快速凝固Mg_(57)Zn_(37)Y_6準(zhǔn)晶合金的形成機(jī)制38-42
• 3.3.1 快速凝固Mg_(57)Zn_(37)Y_6薄帶厚度與冷卻速度的關(guān)系38-39
• 3.3.2 不同冷卻速率Mg_(57)Zn_(37)Y_6準(zhǔn)晶合金凝固過(guò)程分析39-40
• 3.3.3 不同冷卻速率Mg_(57)Zn_(37)Y_6合金準(zhǔn)晶形成機(jī)制分析40-42
• 3.4 Mg_(57)Zn_(37)Y_6合金的耐腐蝕性42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 熱處理對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y合金微觀組織與性能影響47-65
• 4.1 引言47-48
• 4.2 鑄態(tài)Mg_(94)Zn_2Y_4合金的微觀組織分析48-50
• 4.3 熱處理制度的確定50-51
• 4.3.1 鑄態(tài)Mg_(94)Zn_2Y_4合金DSC分析50-51
• 4.3.2 熱處理制度51
• 4.4 固溶處理對(duì)Mg_(94)Zn_2Y_4合金微觀組織與性能影響51-60
• 4.4.1 固溶處理后Mg_(94)Zn_2Y_4合金微觀組織分析52-57
• 4.4.2 Mg_(94)Zn_2Y_4合金中LPSO結(jié)構(gòu)類型在固溶處理過(guò)程中轉(zhuǎn)變機(jī)制57-58
• 4.4.3 固溶處理后Mg_(94)Zn_2Y_4合金力學(xué)性能分析58-60
• 4.5 時(shí)效處理對(duì)Mg_(94)Zn_2Y_4合金微觀組織與性能影響60-62
• 4.5.1 時(shí)效處理后Mg_(94)Zn_2Y_4合金宏觀硬度分析61
• 4.5.2 時(shí)效處理后Mg_(94)Zn_2Y_4合金微觀組織分析61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-65
• 第五章 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相與準(zhǔn)晶相共存Mg-Zn-Y合金顯微組織及性能65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 LPSO相與準(zhǔn)晶相共存Mg-Zn-Y合金顯微組織分析65-71
• 5.2.1 不同外加準(zhǔn)晶量對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)Mg-Zn-Y合金顯微組織影響66-67
• 5.2.2 LPSO相與準(zhǔn)晶相存在形式分析67-71
• 5.3 LPSO相與準(zhǔn)晶相共存Mg-Zn-Y合金宏觀硬度71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-89
• 致謝89-91
• 附錄91-92

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1060367