【摘要】：近年來,工業(yè)的快速發(fā)展對地球造成的破壞讓人們對環(huán)境問題愈加重視,人們迫切希望能夠找到成本低、性能良好的“綠色材料”作為建設(shè)未來的基石。隨著鎂合金的開發(fā)使用,其質(zhì)輕、儲量豐富等特點(diǎn)可以進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能減排、環(huán)保的目的,因而越來越受到各個行業(yè)的關(guān)注。其中,變形鎂合金是目前工業(yè)界使用量很大的一類鎂合金。但是鎂合金仍然存在變形困難、織構(gòu)復(fù)雜等缺陷,限制其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。本文研究了稀土元素(RE)的種類、含量及復(fù)合加入方式等對鎂合金變形能力、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面的影響。選用常見的稀土Nd、Gd、Y,作為輕、中、重稀土元素的代表,進(jìn)行合金化實(shí)驗(yàn)以熔煉一系列Mg-RE合金。熔煉之后采用半連續(xù)鑄造法,并對其進(jìn)行了380℃、450℃熱擠壓加工,并進(jìn)一步對擠壓合金進(jìn)行了400℃的熱軋制加工。使用金相顯微鏡和掃描電鏡(SEM)觀察了Mg-RE合金的顯微組織;利用X射線衍射儀(XRD)對合金的相組成以及宏觀織構(gòu)進(jìn)行了分析;利用能譜(EDS)研究了合金的微觀成分;利用電子背散射衍射(EBSD)并結(jié)合極圖與反極圖對擠壓和軋制合金的顯微織構(gòu)進(jìn)行了分析。此外,測定了變形Mg-RE合金沿不同加工方向上的拉伸力學(xué)性能。在上述基礎(chǔ)上,討論了RE元素對變形鎂合金顯微組織、織構(gòu)演變和力學(xué)性能的影響。主要結(jié)論如下:(1)鑄態(tài)Mg-RE合金的顯微組織:鑄態(tài)組織呈現(xiàn)枝晶組織,且富含RE的第二相化合物呈半連續(xù)網(wǎng)狀分布在枝晶邊界處。XRD數(shù)據(jù)表明,這些Mg-RE化合物主要包括:Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5和Mg_(41)Nd_5相。經(jīng)過固溶熱處理之后,大塊的Mg-RE第二相基本上都固溶進(jìn)入鎂基體中,只留下一些較小顆粒。在隨后的變形加工過程中,基體和第二相粒子的錯配使得第二相粒子周圍的位錯密度升高,這有益于再結(jié)晶晶粒的形核,也就是顆粒誘發(fā)形核機(jī)制,同時極大弱化了Mg-RE合金的織構(gòu)。(2)Mg-RE變形合金再結(jié)晶組織及織構(gòu):Mg-RE合金在經(jīng)過熱擠壓和熱軋制之后,均呈現(xiàn)出完全再結(jié)晶組織,說明合金在熱加工過程中發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,且顯示出不同于傳統(tǒng)Mg-Al系合金的弱化的非基面織構(gòu)。這種織構(gòu)非常有利于提高合金的成型加工性能。通過分析稀土類型及含量對變形合金織構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)輕稀土元素對變形鎂合金的織構(gòu)弱化作用要強(qiáng)于同等含量的重稀土元素,而且RE元素復(fù)合添加時對織構(gòu)的弱化效果要強(qiáng)于單一RE元素的添加。變形加工樣品的晶面極圖分析顯示,由于RE的存在,Mg-RE合金晶面發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn),織構(gòu)也與純鎂的織構(gòu)不同,(0002)晶面的取向以板材垂直方向?yàn)檩S,向擠壓或軋制方向發(fā)生小角度偏轉(zhuǎn),并形成了兩個較高強(qiáng)度的峰值組元,(101~_0)晶面則主要分布在板材垂直方向。(3)變形加工樣品的取向分布函數(shù)(ODF):擠壓合金中,二元合金與三元合金擠壓樣品的主要織構(gòu)組分基本一致,主織構(gòu)為{011~_3}02~_23,次織構(gòu){~_12~_15}12~_13,但三元合金擠壓樣品的織構(gòu)密度要明顯弱于二元合金擠壓樣品。尤其是次織構(gòu){1~_21~_5}12~_13;三元合金的總體織構(gòu)密度低于二元合金,很大一部分程度上是由于其較低的次織構(gòu)密度值。軋制合金與擠壓合金相比,織構(gòu)密度有所增強(qiáng),但同樣含有兩種最主要的稀土織構(gòu)類型,主織構(gòu)為{01~_13}0~_223,次織構(gòu){011~_4}01~_12。稀土元素對軋制合金織構(gòu)的作用規(guī)律與擠壓合金一致�？梢奟E多元復(fù)合加入具有抑制織構(gòu)密度的效果。綜上所述,本文的研究工作可以為利用RE來提高變形鎂合金的變形能力、抑制其織構(gòu)的形成具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22
【圖文】：

稀土鎂合金變形加工與顯微組織、織構(gòu)演變金金的定義與發(fā)展歷史合金具有 HCP 結(jié)構(gòu)，因此鎂合金壓力加工成形性能差較好。圖 1.1 是鎂合金成形技術(shù)發(fā)展示意圖，目前鎂合，鎂合金鑄件的力學(xué)性能差，容易產(chǎn)生組織缺陷且產(chǎn)品金的使用性能和應(yīng)用范圍受到很大的限制。板 材 成 形

織構(gòu)傾向于朝著典型的“鎂型織構(gòu)”發(fā)展。在 Mg 基合金中一個熱激活變形模式，其在 Mg-Li 合金高溫變形的作用才是本質(zhì)織構(gòu)分類變形鎂合金中，常見的織構(gòu)類型有三種：一種是纖維織構(gòu)，擠壓變織構(gòu)；第二種是板織構(gòu)，軋制變形易形成板織構(gòu)；第三種是再結(jié)分別論述。1）纖維織構(gòu)維織構(gòu)指得是當(dāng)擠壓變形時，擠壓方向(ED)與鎂合金的(0001)基面成纖維織構(gòu)，只在一個方向壓縮，(0001)平面將會與壓縮方向垂直維織構(gòu)。圖 1.2 表示在擠壓過程中生成纖維織構(gòu)會出現(xiàn)的晶粒分布大部分晶粒所在的基面是與擠壓方向一致的。

稀土鎂合金變形加工與顯微組織、織構(gòu)演變（2）板織構(gòu)軋制時，鎂合金通常會形成(0001)基面與軋面一致的織構(gòu)。圖 1.3 所示制過程中形成板織構(gòu)后的晶粒取向示意圖。不同的軋制變形工藝，會引起錯滑移及孿生方式，形成不同的織構(gòu)。因此，最終形成的鎂合金工件性能很大的差異�；孳堉破矫�

【參考文獻(xiàn)】

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1 張耀丹;;鎂合金在汽車上的應(yīng)用及發(fā)展前景[J];汽車實(shí)用技術(shù);2015年09期

2 陳君;李全安;張清;;釔對AZ61鎂合金組織和性能的影響[J];中國稀土學(xué)報;2015年04期

3 崔崇亮;洪曉露;孫廷富;田野;吳岳壹;朱秀榮;;鎂合金變形織構(gòu)的研究進(jìn)展[J];兵器材料科學(xué)與工程;2015年04期

4 崔崇亮;朱天龍;孫儉峰;巫瑞智;張密林;;稀土Nd對α相Mg-Li合金熱擠壓織構(gòu)的影響[J];稀有金屬材料與工程;2014年05期

5 趙龍;喬金虎;于建民;侯貴先;杜秀麗;;變形鎂合金的塑性變形及其熱處理強(qiáng)化[J];熱加工工藝;2013年18期

6 周晶;馮新;李昕;;海底管線全壽命安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題研究[J];工程力學(xué);2011年S2期

7 張曉剛;;近年來低合金高強(qiáng)度鋼的進(jìn)展[J];鋼鐵;2011年11期

8 張丁非;齊福剛;趙霞兵;石國梁;戴慶偉;;Mg-Zn系高強(qiáng)度鎂合金的研究進(jìn)展[J];重慶大學(xué)學(xué)報;2010年11期

9 高惠臨;;管道工程面臨的挑戰(zhàn)與管線鋼的發(fā)展趨勢[J];焊管;2010年10期

10 夏偉軍;蔡建國;陳振華;陳剛;蔣俊峰;;異步軋制AZ31鎂合金的微觀組織與室溫成形性能[J];中國有色金屬學(xué)報;2010年07期

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1 王毓俊;;我國深海油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及展望[A];LNG綠色船舶和LNG船舶與海洋工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展交流會論文集[C];2014年

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1 李少坡 ;姜中行 ;李永東 ;許曉東 ;白學(xué)軍;;海洋用耐蝕大壁厚X70管線鋼開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報;2011年

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1 付學(xué)丹;ZK60和ZK60-1.0Er鎂合金熱壓縮變形行為的研究[D];遼寧科技大學(xué);2016年

2 姜艷;Mg-Sn系合金的組織演變及強(qiáng)韌化研究[D];重慶大學(xué);2016年

3 姜丹;AZ31鎂合金鍛造變形的組織與性能研究[D];重慶大學(xué);2008年

4 楊忠旺;AZ31鎂合金板材等徑角軋制和退火工藝研究[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號：2743123