本文關(guān)鍵詞：Mg-Ce系合金的組織演變及其阻尼與力學(xué)性能的研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展,儀器設(shè)備日益精密化、復(fù)雜化以及工作環(huán)境的多樣化,對降低能耗和減振降噪等提出了更為迫切的要求,輕量化與結(jié)構(gòu)功能一體化鎂材料將是今后發(fā)展的重點。當(dāng)前結(jié)構(gòu)功能一體化鎂合金材料的研究開發(fā)卻嚴(yán)重匱乏,國內(nèi)外學(xué)者大多針對鎂合金力學(xué)或單一功能特性進行研究,研發(fā)同時兼具良好力學(xué)與阻尼特性的結(jié)構(gòu)功能一體化鎂合金材料卻很少。而且,現(xiàn)有高強高阻尼鎂合金一般含大量稀土元素、工藝控制復(fù)雜、生產(chǎn)成本高昂、加工困難,極大地限制了其規(guī)模化、高值化、大宗化應(yīng)用。針對以上現(xiàn)狀,本研究以Mg-Ce系合金為基礎(chǔ),通過添加不同固溶度的非稀土元素(Mn、Zn、Sn),設(shè)計并制備Mg-X-Ce系高阻尼高強度鎂合金。采用合金化設(shè)計、擠壓變形與熱處理工藝協(xié)同耦合技術(shù)研究顯微組織演變及其對阻尼與力學(xué)性能的影響,以期通過調(diào)控第二相含量、分布,晶粒尺寸以及織構(gòu)強弱等微觀組織來實現(xiàn)Mg-X-Ce合金阻尼與力學(xué)性能的平衡優(yōu)化,歸納總結(jié)高阻尼高強度鎂合金的設(shè)計準(zhǔn)則,從而得到適合不同實際需求的低成本結(jié)構(gòu)功能一體化新型鎂合金材料。首先,研究了不同Ce含量的Mg-Ce二元合金的阻尼與力學(xué)性能。鑄態(tài)Mg-2Ce合金中出現(xiàn)了大量的長直而平行的第二相組織,而其他三種合金中并沒有發(fā)現(xiàn)這種特殊的顯微組織。平行第二相的出現(xiàn)有利于合金的阻尼性能,在應(yīng)變?yōu)?0-3時阻尼值達0.084,這可能與位錯密度的增加和應(yīng)力集中有關(guān)。擠壓變形后,合金的力學(xué)性能得到大幅度提高而應(yīng)變阻尼性能卻有所下降。綜合來看,擠壓態(tài)Mg-0.5Ce合金表現(xiàn)出較好的綜合阻尼與力學(xué)性能,其屈服強度為356.7MPa,抗拉強度為357.6MPa,延伸率為5.8%,應(yīng)變振幅10-3時阻尼值Q-1為0.015。其次,在Mg-0.5Ce的基礎(chǔ)上,研究Mn元素的添加對Mg-Ce合金顯微組織及其阻尼與力學(xué)的影響。結(jié)果表明,Mn不與其他元素形成第二相組織,鑄態(tài)Mg-Mn-Ce合金的阻尼性能幾乎不受Mn元素含量變化的影響。隨著Mn元素含量的增多,擠壓態(tài)Mg-Mn-Ce合金的強度與延伸率呈先增加而后下降的趨勢。其中,J-MC3合金表現(xiàn)出良好的綜合力學(xué)性能,抗拉強度為339MPa,屈服強度達330MPa,延伸率為11.2%。此外,Mn元素的添加在提高合金力學(xué)性能的同時能夠保持其阻尼性能不會下降。再次,研究了較高固溶度的Zn、Sn元素對Mg-Ce合金顯微組織及其阻尼與力學(xué)的影響。隨著Zn含量的增加,鑄態(tài)Mg-Zn-Ce合金的第二相組織從平行分布逐漸變?yōu)閺浬⒌木W(wǎng)狀分布,其阻尼性能整體較低。而隨高固溶度的Sn含量增多,鑄態(tài)Mg-Sn-Ce合金的第二相組織呈整齊的平行分布,SC3合金表現(xiàn)出良好的阻尼性能,其比阻尼系數(shù)SDC達54%。擠壓后,Mg-Zn/Sn-Ce合金的阻尼性能都呈現(xiàn)出先上升而后下降的趨勢。其中,J-ZC2合金表現(xiàn)出良好的綜合力學(xué)與阻尼性能,其屈服強度為293MPa,抗拉強度314MPa,延伸率為6.1%,阻尼值Q-1為0.034。J-SC3合金也展現(xiàn)出良好的綜合性能,YTS=135MPa,UTS=227MPa,EL=8.9%和Q-1=0.055。最后,選取以上力學(xué)性能較高而阻尼性能相對較差的擠壓態(tài)Mg-X-Ce合金通過恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囘M行阻尼與力學(xué)的平衡優(yōu)化研究。實驗結(jié)果表明,第二相含量、形貌與晶界數(shù)量等作為強釘扎點是影響合金阻尼與力學(xué)性能的重要因素。熱處理工藝可以有效改善Mg-Zn/Mn-Ce合金的顯微組織,使得合金的阻尼性能大幅提高而力學(xué)性能卻有所下降。經(jīng)350℃x4h熱處理后制備得到了綜合性能優(yōu)良的TJ-ZC1合金,即YTS=201MPa,UTS=266MPa,EL=18%,SDC=69%。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Ce系合金 顯微組織 阻尼性能 力學(xué)性能
【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】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 前言10-11
• 1.2 鎂合金的阻尼機理與影響因素11-15
• 1.2.1 鎂合金阻尼的表征與測試方法11-13
• 1.2.2 鎂合金的阻尼機制13-14
• 1.2.3 鎂合金阻尼性能的影響因素14-15
• 1.3 高阻尼高強度鎂合金的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 阻尼鎂合金的強化機制15-16
• 1.3.2 鎂基多元合金阻尼與力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 新型高強高阻尼鎂合金的研究開發(fā)17
• 1.3.4 鎂鈰系合金的研究進展17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-20
• 2 Mg-Ce合金阻尼與力學(xué)性能的研究20-34
• 2.1 實驗過程與測試方法20-22
• 2.1.1 實驗過程20-21
• 2.1.2 測試方法21-22
• 2.2 鑄態(tài)Mg-Ce合金組織及性能的研究22-29
• 2.2.1 鑄態(tài)Mg-Ce合金的微觀表征22-26
• 2.2.2 鑄態(tài)Mg-Ce合金的力學(xué)性能26-27
• 2.2.3 鑄態(tài)Mg-Ce合金的阻尼性能27-29
• 2.3 擠壓態(tài)Mg-Ce合金的力學(xué)與阻尼性能研究29-32
• 2.3.1 擠壓態(tài)Mg-Ce合金的顯微組織29-30
• 2.3.2 擠壓態(tài)Mg-Ce合金的力學(xué)性能30-31
• 2.3.3 擠壓態(tài)Mg-Ce合金的阻尼性能31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 3 Mn元素對Mg-Ce合金組織及性能的影響34-46
• 3.1 實驗過程與測試方法34-36
• 3.1.1 實驗過程34-36
• 3.1.2 測試方法36
• 3.2 Mn元素對Mg-Ce合金組織及性能的影響36-40
• 3.2.1 Mn元素對Mg-Ce合金微觀組織的影響36-38
• 3.2.2 Mn元素對Mg-Ce合金阻尼性能的影響38-40
• 3.3 擠壓態(tài)Mg-Mn-Ce合金阻尼與力學(xué)性能的研究40-44
• 3.3.1 擠壓態(tài)Mg-Mn-Ce合金的微觀表征40-41
• 3.3.2 擠壓態(tài)Mg-Mn-Ce合金的力學(xué)性能41-43
• 3.3.3 擠壓態(tài)Mg-Mn-Ce合金的阻尼性能43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 Zn、Sn元素對Mg-Ce合金組織及性能的影響46-66
• 4.1 實驗過程與測試方法46-48
• 4.1.1 實驗過程46-48
• 4.1.2 測試方法48
• 4.2 Zn元素對Mg-Ce合金組織與性能的影響48-56
• 4.2.1 鑄態(tài)Mg-Zn-Ce合金組織與性能的研究48-52
• 4.2.2 擠壓態(tài)Mg-Zn-Ce合金阻尼與力學(xué)性能的研究52-56
• 4.3 Sn元素對Mg-Ce合金組織與性能的影響56-65
• 4.3.1 鑄態(tài)Mg-Sn-Ce三元合金組織與性能的研究56-60
• 4.3.2 擠壓態(tài)Mg-Sn-Ce三元合金組織與性能的研究60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 Mg-Ce系合金阻尼與力學(xué)性能的平衡優(yōu)化及低成本高阻尼高強度鎂合金的設(shè)計66-86
• 5.1 實驗設(shè)計與測試方法66-68
• 5.1.1 實驗設(shè)計66-67
• 5.1.2 測試方法67-68
• 5.2 Mg-X-Ce合金阻尼與力學(xué)性能的平衡優(yōu)化68-80
• 5.2.1 熱處理對擠壓態(tài)Mg-Ce合金組織與阻尼性能的影響68-73
• 5.2.2 熱處理溫度對擠壓態(tài)Mg-X-Ce合金組織及阻尼性能的影響73-75
• 5.2.3 熱處理時間對擠壓態(tài)Mg-X-Ce合金組織與阻尼性能的影響75-77
• 5.2.4 實驗結(jié)果綜合對比分析77-80
• 5.3 低成本高阻尼高強度鎂合金的設(shè)計80-84
• 5.3.1 Mg-X-Ce合金的平衡優(yōu)化機理分析80-83
• 5.3.2 低成本高強高阻尼新型鎂合金的設(shè)計83-84
• 5.4 本章小結(jié)84-86
• 6 結(jié)論86-88
• 致謝88-90
• 參考文獻90-98
• 附錄98-99
• A. 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄98
• B. 作者攻讀學(xué)位期間申請的專利目錄98-99
• C. 作者攻讀學(xué)位期間獲得的獎勵99

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1100981