本文關(guān)鍵詞：低成本耐熱稀土鎂合金的組織及性能研究

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【摘要】：鎂合金雖具有密度低、比強(qiáng)度高、減振性能好等一系列優(yōu)點(diǎn),但其高溫力學(xué)性能差,嚴(yán)重制約鎂合金的應(yīng)用范圍。加入價(jià)格昂貴的Ag、Th等合金元素可有效改善鎂合金的耐熱性能,但制備此種鎂合金成本過高,難以為汽車工業(yè)所接受。因此開發(fā)成本低、高溫力學(xué)性能良好的耐熱鎂合金成為鎂合金研究領(lǐng)域的一個重要方向。針對上述問題,本論文以AZ91、WE43兩種常見的商用鎂合金為研究對象,設(shè)計(jì)兩種思路來開發(fā)低成本的耐熱鎂合金:1.AZ91合金組織改良。本實(shí)驗(yàn)向AZ91鎂合金中加入微量、價(jià)格相對低廉的La、Ce稀土元素。此外,還加入少量的Ca、Si元素,降低單一稀土元素添加后的成本。后續(xù)采用固溶時效及擠壓變形處理提高合金的高溫力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:La、Ce和Ca、Si元素的加入有效細(xì)化鑄態(tài)AZ91-X合金的組織。室溫拉伸時,擠壓時效峰值態(tài)AZ91-X合金的抗拉強(qiáng)度為370MPa,比擠壓態(tài)AZ91合金提高18%,而擠壓態(tài)AZ91-X合金的抗拉強(qiáng)度為320MPa,僅比擠壓態(tài)AZ91合金提高2%。高溫拉伸時,擠壓態(tài)AZ91-X合金的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度要比擠壓時效峰值態(tài)AZ91-X合金高,斷裂延伸率相對較低。2.WE43合金元素替換改良。使用低成本Sm元素替代WE43合金中價(jià)格相對高昂的Y元素,制備出Mg-4Sm-3Nd-Zr合金。此外,為了對合金進(jìn)一步改良優(yōu)化,在Mg-4Sm-3Nd-Zr合金的基礎(chǔ)上添加少量的Gd及Zn元素,研究其對合金鑄態(tài)、時效態(tài)的顯微組織以及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單純將低成本Sm元素替代WE43中的Y元素得到的Mg-4Sm-3Nd-1Zr合金鑄態(tài)以及時效峰值態(tài)的力學(xué)性能不如WE43合金。少量的Gd、Zn元素加入到Mg-4Sm-3Nd-1Zr合金中,時效強(qiáng)化效果增加,時效峰值態(tài)Mg-4Sm-3Nd-1Gd-1Zn-1Zr合金在300℃高溫拉伸時抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為223MPa、148MPa,比WE43合金的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度高,表現(xiàn)出非常好的耐熱性能。
【關(guān)鍵詞】：低成本 AZ91-X合金 Mg-4Sm-3Nd(-1Gd-1Zn)-1Zr合金 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 鎂及鎂合金的概述11-13
• 1.2.1 鎂的概述11
• 1.2.2 鎂合金的概述11-13
• 1.3 耐熱鎂合金13-16
• 1.3.1 耐熱鎂合金分類13-15
• 1.3.2 耐熱鎂合金的發(fā)展史15-16
• 1.4 鎂合金高溫變形機(jī)制和耐熱強(qiáng)化機(jī)理16-18
• 1.4.1 鎂合金高溫變形機(jī)制16
• 1.4.2 鎂合金耐熱強(qiáng)化機(jī)理16-18
• 1.5 稀土鎂合金18-19
• 1.5.1 稀土元素18
• 1.5.2 稀土元素在鎂合金中的作用18-19
• 1.6 課題研究19-22
• 1.6.1 課題研究意義19-20
• 1.6.2 課題研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案22-28
• 2.1 技術(shù)路線22-23
• 2.2 鎂合金的設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 合金的熔煉24-25
• 2.4 合金的熱處理以及擠壓變形25-26
• 2.4.1 合金的熱處理25
• 2.4.2 合金的擠壓變形25-26
• 2.5 合金的組織觀察及分析26
• 2.5.1 金相組織觀察26
• 2.5.2 X射線衍射分析26
• 2.5.3 掃描電鏡觀察26
• 2.5.4 透射電鏡觀察26
• 2.6 合金的力學(xué)性能測試26-28
• 2.6.1 硬度測試26-27
• 2.6.2 拉伸測試27-28
• 第3章 AZ91-X合金組織與性能研究28-52
• 3.1 鑄態(tài)AZ91-X合金顯微組織分析28-33
• 3.2 固溶態(tài)AZ91-X合金顯微組織分析33-36
• 3.3 時效態(tài)AZ91-X合金顯微組織與力學(xué)性能36-40
• 3.3.1 時效態(tài)AZ91-X合金顯微組織分析36-39
• 3.3.2 時效態(tài)AZ91-X合金力學(xué)性能分析39-40
• 3.4 擠壓態(tài)AZ91-X合金及其時效后顯微組織與力學(xué)性能40-51
• 3.4.1 擠壓態(tài)AZ91-X合金顯微組織分析40-43
• 3.4.2 擠壓態(tài)AZ91-X合金時效后顯微組織分析43-45
• 3.4.3 擠壓態(tài)AZ91-X合金及其時效后的力學(xué)性能分析45-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 Mg-4Sm-3Nd-(1Gd-1Zn)-1Zr合金組織與性能研究52-72
• 4.1 鑄態(tài)合金顯微組織及其力學(xué)性能分析52-60
• 4.1.1 鑄態(tài)合金顯微組織分析52-57
• 4.1.2 鑄態(tài)合金力學(xué)性能分析57-60
• 4.2 固溶態(tài)合金顯微組織分析60-62
• 4.3 時效態(tài)合金顯微組織及其力學(xué)性能分析62-70
• 4.3.1 時效態(tài)合金顯微組織分析62-65
• 4.3.2 時效態(tài)合金的力學(xué)性能分析65-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第5章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80

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本文編號：1128652