本文選題：組織 + 性能��； 參考：《沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度、易回收利用等優(yōu)點(diǎn),在電子、汽車、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是一般晶態(tài)Mg合金強(qiáng)度相對(duì)較低,塑性較高,而非晶態(tài)Mg合金強(qiáng)度較高,塑性幾乎為零,因此發(fā)揮晶態(tài)合金的塑性優(yōu)勢(shì)和非晶態(tài)合金的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì),成為本文研究Mg基非晶復(fù)合材料的出發(fā)點(diǎn)。長(zhǎng)周期(LPSO)結(jié)構(gòu)不僅可以作為晶態(tài)合金中的增強(qiáng)相,也可作為非晶態(tài)合金的增強(qiáng)相,成為人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)。本文采用銅模鑄造法制備了LPSO結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的Mg-Ni-Zn-Y系列非晶復(fù)合材料,通過(guò)改變?cè)睾�、樣品尺�?探討成分、冷卻速率對(duì)非晶復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,確定非晶復(fù)合材料綜合力學(xué)性能最佳的區(qū)域。通過(guò)改變熱處理溫度,研究LPSO結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。主要結(jié)論如下:直徑為2 mm的鑄態(tài)Mg_(77)+xNi_(12)-xZn_5Y_6(x=0,2,4,6,8)系列合金均為非晶復(fù)合材料,在非晶基體中分布著黑色針狀相。當(dāng)Ni8%時(shí),針狀相細(xì)長(zhǎng),主要晶態(tài)相為α-Mg相、Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相;當(dāng)Ni8%時(shí),針狀相粗大,主要晶態(tài)相為α-Mg相、Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相和Mg_2Ni相。當(dāng)Ni=8%時(shí),形成了大小、分布均勻的LPSO相。隨著Ni含量的降低,復(fù)合材料的塑性先增加再減小,Mg_(81)Ni_8Zn_5Y_6的塑性最好,塑性應(yīng)變和總應(yīng)變分別達(dá)到20.23%和22.34%。直徑為2 mm的Mg_(73)+xNi_(12)Zn_5Y_(10-x)(x=0,2,4,6,8)系列復(fù)合材料,當(dāng)Y8%時(shí),非晶基體中分布著片狀α-Mg相和少量針狀Mg)*(12)YZn相;當(dāng)Y8%時(shí),形成粗大針狀相,主要晶態(tài)相為α-Mg相、Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相和Mg_2Ni相。直徑為2 mm的Mg_(77+x)Ni_8Zn_5Y_(10-x)(x=2,4,6,8)系列復(fù)合材料,當(dāng)Y4%時(shí),非晶基體中分布著針狀相,主要晶態(tài)相為α-Mg相和Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相;當(dāng)Y4%時(shí),非晶基體中分布著樹枝狀α-Mg相、部分Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相和Mg2Ni相。隨著Y含量的降低,兩類復(fù)合材料的強(qiáng)度均先降低再升高,Mg_(73)Ni_(12)Zn_5Y_(10)復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度最高,達(dá)到846 MPa。直徑為2 mm的Mg_(77)Ni_(12)Zn_(9-x)Y_(2+x)(x=0,2,4,6)系列復(fù)合材料,當(dāng)Zn/Y0.83時(shí),在非晶基體中分布著針狀相,主要晶態(tài)相為α-Mg相、Mg_(12)YZn長(zhǎng)周期相和Mg_2Ni相。隨著Zn/Y比的增加,針狀相尺寸、含量增加,樣品的強(qiáng)度先減小再增加,塑性均較低。直徑分別為2 mm、3 mm、5 mm的Mg_(75)Ni_(12)Zn_5Y_8和Mg_(77)Ni_(12)Zn_3Y_8系列復(fù)合材料,主要晶態(tài)相為α-Mg相、Mg_(12)YZn相和Mg_2Ni相。隨著樣品直徑的增加,針狀相的尺寸、含量增加,強(qiáng)度下降,塑性先增加再減小。模擬分析了非晶復(fù)合材料中非晶、a-Mg和LPSO等不同相冷卻速率與合金凝固組織的對(duì)應(yīng)關(guān)系,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。Mg-Ni-Zn-Y非晶復(fù)合材料的形成機(jī)制為:快速冷卻過(guò)程中,α-Mg相和Mg_(12)YZn相作為領(lǐng)先相先析出,Mg_2Ni相可伴隨Mg_(12)YZn相的析出同時(shí)形核,隨溫度降低晶態(tài)相長(zhǎng)大;當(dāng)溫度降低到Tg以下時(shí),剩余液相形成非晶,最終形成以非晶為基體,晶態(tài)相分布其上的非晶復(fù)合材料。鑄態(tài)、473 K熱處理5 h、773 K熱處理5 h后Mg_(81)Ni_8Zn_5Y_6非晶復(fù)合材料的LPSO相分別為14H、18R、6H結(jié)構(gòu)。LPSO相的穩(wěn)定順序?yàn)?4H18R6H,Ni含量適當(dāng)提高,有利于形成更穩(wěn)定的LPSO結(jié)構(gòu)。Mg-Ni-Zn-Y非晶復(fù)合材料中的針狀LPSO相具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著Ni含量的降低,LPSO相數(shù)量增加,尺寸變細(xì)。隨著Y含量的降低,LPSO相數(shù)量減少、尺寸變大。隨著Zn/Y的增加,LPSO相數(shù)量減少,尺寸變大。Mg-Ni-Zn-Y非晶復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性與LPSO相的形態(tài)和體積分?jǐn)?shù)有關(guān),LPSO相尺寸適當(dāng)、分布均勻、體積分?jǐn)?shù)較高時(shí)有利于復(fù)合材料塑性的提高。隨著LPSO相體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料的塑性明顯增加,強(qiáng)度變化不大。力學(xué)性能最佳的成分范圍為一個(gè)三角形,其三個(gè)頂點(diǎn)的合金成分分別為Mg_(8)3Ni_6Zn_5Y_6、Mg_(79)Ni_8Zn_5Y_8和Mg_(79.68)Ni_8Zn_5Y_(7.32)。獲得了Mg-Ni-Zn-Y非晶復(fù)合材料的斷裂機(jī)制和斷口特征。斷裂機(jī)制表現(xiàn)為非晶剪切帶滑移受到長(zhǎng)周期相阻礙,長(zhǎng)周期相變形誘發(fā)新的剪切帶產(chǎn)生,當(dāng)這個(gè)過(guò)程貫穿整個(gè)樣品滑移面時(shí),樣品便發(fā)生斷裂。Mg-Ni-Zn-Y非晶復(fù)合材料的斷口可分為晶態(tài)相特征區(qū)、撕裂特征區(qū)、脈狀紋特征區(qū),其中晶態(tài)相特征區(qū)可表現(xiàn)為針狀相或光滑的α-Mg相滑移區(qū),撕裂特征區(qū)與鋸齒狀不連續(xù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線相對(duì)應(yīng),脈狀紋特征區(qū)是絕熱剪切所造成的非晶基體熔化聚集的結(jié)果,斷口出現(xiàn)裂紋可抑制這一區(qū)域的出現(xiàn)。
[Abstract]:Mg _ ( 77 ) + xNi _ ( 12 ) - xZn _ ( 10 - x ) ( x = 0 , 2 , 4 , 6 , 8 ) series of Mg _ ( 13 ) + xNi _ ( 12 ) Zn _ 5Y _ ( 10 - x ) ( x = 0 , 2 , 4 , 6 , 8 ) alloys with a diameter of 2 mm were investigated . The fracture mechanism and fracture characteristics of the Mg - Ni - Zn - Y amorphous composite material have been obtained . The fracture mechanism of the Mg - Ni - Zn - Y amorphous composite material has been increased with the increase of the content of the Ni content , the size of the LPSO phase is increased . As the content of the LPSO phase decreases , the size of the LPSO phase is increased . As the content of the LPSO phase decreases , the size of the LPSO phase increases . As the content of the LPSO phase decreases , the size of the LPSO phase is increased .
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.8

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本文編號(hào)：2049509