微量元素Sm、Ca對AZ91鎂合金組織和力學(xué)性能的研究
發(fā)布時間:2021-04-21 14:44
隨著大氣污染日益嚴重,人們對大氣污染源之一的的汽車排氣愈加關(guān)注,因此減少汽車自重,降低燃油排放是汽車發(fā)展的趨勢。AZ91鎂合金具有質(zhì)輕、減震性能好的特點,受到了車用各行業(yè)的關(guān)注,變速箱作為汽車的一種重要結(jié)構(gòu)件,工作環(huán)境溫度一般在120℃-150℃左右,而鎂合金在高溫條件下力學(xué)性能較差,因此開發(fā)一種高性能、低成本的新型鎂合金很重要。本文以AZ91為基體,通過添加單一稀土元素Sm或復(fù)合添加Sm和℃a元素,運用電子拉伸試驗機、光學(xué)顯微分析、X射線衍射分析和掃描電鏡分析等測試和分析手段,研究不同成分下合金組織和室溫、高溫(150℃、175℃)力學(xué)性能的變化規(guī)律;同時研究超聲處理后合金組織和力學(xué)性能的演變規(guī)律。在AZ91-xSm(x=0、1、2、3)合金中,未添加稀土 Sm元素,合金組織中β-Mg17Al12以粗大連續(xù)的網(wǎng)狀分布,隨著Sm含量的改變,合金的晶粒尺寸減小,組織中的β-Mg17Al12相逐漸由連續(xù)的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的棒狀和彌散分布顆粒狀,同時組織析出了穩(wěn)定性好的亮白色的Al2Sm相并逐漸增加,當含量為2%時,合金的室溫、高溫力學(xué)性能達到最佳,抗拉強度為 215MPa(室溫)、184....
【文章來源】:西安工業(yè)大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 前言
1.2 鎂合金的應(yīng)用
1.2.1 鎂合金在汽車行業(yè)中的應(yīng)用
1.2.2 鎂合金在電子通信的應(yīng)用
1.2.3 鎂合金在常規(guī)武器上的應(yīng)用
1.3 耐熱鎂合金的分類及研究現(xiàn)狀
1.3.1 Mg-Al系合金
1.3.2 Mg-Zn系合金
1.3.3 Mg-Re系合金
1.4 常用鎂合金的強化機理
1.4.1 細晶強化
1.4.2 固溶強化
1.4.3 析出強化
1.5 超聲波的研究現(xiàn)狀及在金屬熔體中的作用
1.5.1 超聲在材料制備中的研究現(xiàn)狀
1.5.2 空化效應(yīng)
1.5.3 聲流效應(yīng)
1.5.4 衰減效應(yīng)
1.6 本文研究的目的與內(nèi)容
1.6.1 研究的目的與意義
1.6.2 本文研究內(nèi)容
2 試驗方法
2.1 試驗流程
2.2 合金成分設(shè)計
2.3 超聲工藝設(shè)計
2.4 合金的制備
2.4.1 試驗材料
2.4.2 合金的熔煉及熱處理
2.4.3 熱處理工藝
2.5 顯微組織觀察
2.5.1 金相顯微分析
2.5.2 X-射線衍射分析(XRD)
2.5.3 合金組織SEM及EDS能譜分析
2.6 合金的力學(xué)性能測試
2.6.1 硬度測試
2.6.2 力學(xué)性能測試
3 Sm含量對AZ91合金組織和力學(xué)性能的影響
3.1 引言
3.2 Sm含量對合金顯微組織的分析
3.2.1 合金的XRD分析
3.2.2 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)合金顯微組織觀察
3.3 合金力學(xué)性能及分析
3.4 強化機理
3.5 斷口分析
3.5.1 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)室溫拉伸斷口
3.5.2 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)在150℃下斷口分析
3.5.3 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)在175℃斷口分析
3.6 小結(jié)
4 Sm、Ca對AZ91合金顯微組織和力學(xué)性能的影響
4.1 引言
4.2 元素對合金XRD的分析
4.3 AZ91-1Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.3.1 AZ91-1Sm-xCa顯微組織觀察
4.3.2 AZ91-1Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能的研究
4.4 AZ91-2Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.4.1 AZ91-2Sm-xCa顯微觀察
4.4.2 AZ91-2Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能研究
4.5 AZ91-3Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.5.1 AZ91-3Sm-xCa顯微組織觀察
4.5.2 AZ91-3Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能的研究
4.6 強化機理
4.7 斷口分析
4.8 小結(jié)
5 超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca合金組織和性能的影響
5.1 引言
5.2 超聲功率AZ91-xSm-1.6Ca微觀組織的影響
5.2.1 不同超聲功率下AZ91-1Sm-1.6Ca的XRD分析
5.2.2 不同超聲功率下AZ91-1Sm-1.6Ca顯微組織表征
5.2.3 不同超聲功率下AZ91-2Sm-1.6Ca顯微組織表征
5.2.4 不同超聲功率下對AZ91-3Sm-1.6Ca顯為組織表征
5.2.5 超聲功率對合金組織的作用機理
5.3 超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.1 超聲功率對AZ91-1Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.2 超聲功率對AZ91-2Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.3 超聲功率對AZ91-3Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.4 不同超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca合金力學(xué)性能作用機理
5.4 斷口分析
5.4.1 對AZ91-2Sm-1.6Ca斷口剖面分析
5.4.2 對AZ91-2Sm-1.6Ca斷口分析
5.5 小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Al-20Si-1Sm合金在半固態(tài)等溫熱處理過程中的組織演變[J]. 胡勇,余楠,趙龍志,樸夢超. 特種鑄造及有色合金. 2017(01)
[2]超聲處理對含稀土的AZ91鎂合金性能及組織的影響[J]. 李堯,楊俊杰,劉智超. 稀有金屬. 2016(11)
[3]稀土元素Sm對AZ61鎂合金的組織與力學(xué)性能的影響(英文)[J]. 胡志,華群,閆洪,揭小平,饒遠生. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[4]淺析變速箱殼體設(shè)計與工藝結(jié)合[J]. 丁兆福,翁曉明,姬騰飛,武倩倩. 汽車實用技術(shù). 2015(09)
[5]復(fù)合添加Sm與Nd對AZ81鎂合金組織和性能的影響[J]. 李全安,陳曉亞,劉文健,陳志. 稀土. 2015(02)
[6]Sm含量對鎂合金組織和耐腐蝕性能的影響[J]. 楊曉禹,孫亞肖,毛紅奎,徐宏. 熱加工工藝. 2015(06)
[7]汽車用鎂迎來新機遇[J]. 劉冬博. 中國有色金屬. 2015(01)
[8]超聲處理功率對Mg-6Zn-0.5Y合金顯微組織及力學(xué)性能的影響[J]. 薛寒松,李迪,顧銘. 功能材料. 2014(17)
[9]高強耐熱鎂合金的合金化設(shè)計[J]. 肖陽,張新明,王飛超,馬軍義. 輕合金加工技術(shù). 2012(11)
[10]Sm對時效態(tài)Mg-12Gd-2Y-0.5Zr合金組織與力學(xué)性能的影響[J]. 李全安,李克杰,張清. 材料熱處理學(xué)報. 2011(12)
博士論文
[1]Mg-Zn-Ca-Zr/Nd/Y生物鎂合金組織、力學(xué)性能和腐蝕行為研究[D]. 姜東梅.吉林大學(xué) 2014
[2]鎂合金熔體超聲處理的物理場[D]. 邵志文.東北大學(xué) 2011
碩士論文
[1]高導(dǎo)熱高強Mg-RE-(Al)系鎂合金的顯微組織和性能研究[D]. 賈曉俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]Mg-Zn-RE-Ca合金軋制板材的組織與力學(xué)性能研究[D]. 魏成賓.沈陽航空航天大學(xué) 2016
[3]Mg-Zn-Ca合金組織與性能分析[D]. 楊春海.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[4]Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金組織及高溫力學(xué)性能研究[D]. 王浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]超聲處理及Gd對AZ31合金組織和性能的影響[D]. 黃鴻歸.中南大學(xué) 2012
[6]微量元素對Mg-Al-Zn系鎂合金組織與性能的影響[D]. 劉杰.中南大學(xué) 2011
[7]部分Mg合金體系相圖測定與熱力學(xué)計算[D]. 徐廣龍.中南大學(xué) 2011
[8]Sm、Ca和Sb對AE51鎂合金力學(xué)性能的影響[D]. 李長青.河南科技大學(xué) 2011
[9]Mg-Al-RE-Ca中溫鎂合金組織與性能研究[D]. 董泰山.重慶大學(xué) 2011
[10]Mg-Y-Nd-xGd稀土鎂合金的組織與性能[D]. 興成堯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號:3151952
【文章來源】:西安工業(yè)大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 前言
1.2 鎂合金的應(yīng)用
1.2.1 鎂合金在汽車行業(yè)中的應(yīng)用
1.2.2 鎂合金在電子通信的應(yīng)用
1.2.3 鎂合金在常規(guī)武器上的應(yīng)用
1.3 耐熱鎂合金的分類及研究現(xiàn)狀
1.3.1 Mg-Al系合金
1.3.2 Mg-Zn系合金
1.3.3 Mg-Re系合金
1.4 常用鎂合金的強化機理
1.4.1 細晶強化
1.4.2 固溶強化
1.4.3 析出強化
1.5 超聲波的研究現(xiàn)狀及在金屬熔體中的作用
1.5.1 超聲在材料制備中的研究現(xiàn)狀
1.5.2 空化效應(yīng)
1.5.3 聲流效應(yīng)
1.5.4 衰減效應(yīng)
1.6 本文研究的目的與內(nèi)容
1.6.1 研究的目的與意義
1.6.2 本文研究內(nèi)容
2 試驗方法
2.1 試驗流程
2.2 合金成分設(shè)計
2.3 超聲工藝設(shè)計
2.4 合金的制備
2.4.1 試驗材料
2.4.2 合金的熔煉及熱處理
2.4.3 熱處理工藝
2.5 顯微組織觀察
2.5.1 金相顯微分析
2.5.2 X-射線衍射分析(XRD)
2.5.3 合金組織SEM及EDS能譜分析
2.6 合金的力學(xué)性能測試
2.6.1 硬度測試
2.6.2 力學(xué)性能測試
3 Sm含量對AZ91合金組織和力學(xué)性能的影響
3.1 引言
3.2 Sm含量對合金顯微組織的分析
3.2.1 合金的XRD分析
3.2.2 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)合金顯微組織觀察
3.3 合金力學(xué)性能及分析
3.4 強化機理
3.5 斷口分析
3.5.1 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)室溫拉伸斷口
3.5.2 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)在150℃下斷口分析
3.5.3 AZ91-xSm(x=0、1、2、3)在175℃斷口分析
3.6 小結(jié)
4 Sm、Ca對AZ91合金顯微組織和力學(xué)性能的影響
4.1 引言
4.2 元素對合金XRD的分析
4.3 AZ91-1Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.3.1 AZ91-1Sm-xCa顯微組織觀察
4.3.2 AZ91-1Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能的研究
4.4 AZ91-2Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.4.1 AZ91-2Sm-xCa顯微觀察
4.4.2 AZ91-2Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能研究
4.5 AZ91-3Sm-xCa顯微組織和力學(xué)性能的改變
4.5.1 AZ91-3Sm-xCa顯微組織觀察
4.5.2 AZ91-3Sm-xCa(x=0、0.8、1.6、2.4)力學(xué)性能的研究
4.6 強化機理
4.7 斷口分析
4.8 小結(jié)
5 超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca合金組織和性能的影響
5.1 引言
5.2 超聲功率AZ91-xSm-1.6Ca微觀組織的影響
5.2.1 不同超聲功率下AZ91-1Sm-1.6Ca的XRD分析
5.2.2 不同超聲功率下AZ91-1Sm-1.6Ca顯微組織表征
5.2.3 不同超聲功率下AZ91-2Sm-1.6Ca顯微組織表征
5.2.4 不同超聲功率下對AZ91-3Sm-1.6Ca顯為組織表征
5.2.5 超聲功率對合金組織的作用機理
5.3 超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.1 超聲功率對AZ91-1Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.2 超聲功率對AZ91-2Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.3 超聲功率對AZ91-3Sm-1.6Ca力學(xué)性能的影響
5.3.4 不同超聲功率對AZ91-xSm-1.6Ca合金力學(xué)性能作用機理
5.4 斷口分析
5.4.1 對AZ91-2Sm-1.6Ca斷口剖面分析
5.4.2 對AZ91-2Sm-1.6Ca斷口分析
5.5 小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Al-20Si-1Sm合金在半固態(tài)等溫熱處理過程中的組織演變[J]. 胡勇,余楠,趙龍志,樸夢超. 特種鑄造及有色合金. 2017(01)
[2]超聲處理對含稀土的AZ91鎂合金性能及組織的影響[J]. 李堯,楊俊杰,劉智超. 稀有金屬. 2016(11)
[3]稀土元素Sm對AZ61鎂合金的組織與力學(xué)性能的影響(英文)[J]. 胡志,華群,閆洪,揭小平,饒遠生. 稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[4]淺析變速箱殼體設(shè)計與工藝結(jié)合[J]. 丁兆福,翁曉明,姬騰飛,武倩倩. 汽車實用技術(shù). 2015(09)
[5]復(fù)合添加Sm與Nd對AZ81鎂合金組織和性能的影響[J]. 李全安,陳曉亞,劉文健,陳志. 稀土. 2015(02)
[6]Sm含量對鎂合金組織和耐腐蝕性能的影響[J]. 楊曉禹,孫亞肖,毛紅奎,徐宏. 熱加工工藝. 2015(06)
[7]汽車用鎂迎來新機遇[J]. 劉冬博. 中國有色金屬. 2015(01)
[8]超聲處理功率對Mg-6Zn-0.5Y合金顯微組織及力學(xué)性能的影響[J]. 薛寒松,李迪,顧銘. 功能材料. 2014(17)
[9]高強耐熱鎂合金的合金化設(shè)計[J]. 肖陽,張新明,王飛超,馬軍義. 輕合金加工技術(shù). 2012(11)
[10]Sm對時效態(tài)Mg-12Gd-2Y-0.5Zr合金組織與力學(xué)性能的影響[J]. 李全安,李克杰,張清. 材料熱處理學(xué)報. 2011(12)
博士論文
[1]Mg-Zn-Ca-Zr/Nd/Y生物鎂合金組織、力學(xué)性能和腐蝕行為研究[D]. 姜東梅.吉林大學(xué) 2014
[2]鎂合金熔體超聲處理的物理場[D]. 邵志文.東北大學(xué) 2011
碩士論文
[1]高導(dǎo)熱高強Mg-RE-(Al)系鎂合金的顯微組織和性能研究[D]. 賈曉俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]Mg-Zn-RE-Ca合金軋制板材的組織與力學(xué)性能研究[D]. 魏成賓.沈陽航空航天大學(xué) 2016
[3]Mg-Zn-Ca合金組織與性能分析[D]. 楊春海.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[4]Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金組織及高溫力學(xué)性能研究[D]. 王浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]超聲處理及Gd對AZ31合金組織和性能的影響[D]. 黃鴻歸.中南大學(xué) 2012
[6]微量元素對Mg-Al-Zn系鎂合金組織與性能的影響[D]. 劉杰.中南大學(xué) 2011
[7]部分Mg合金體系相圖測定與熱力學(xué)計算[D]. 徐廣龍.中南大學(xué) 2011
[8]Sm、Ca和Sb對AE51鎂合金力學(xué)性能的影響[D]. 李長青.河南科技大學(xué) 2011
[9]Mg-Al-RE-Ca中溫鎂合金組織與性能研究[D]. 董泰山.重慶大學(xué) 2011
[10]Mg-Y-Nd-xGd稀土鎂合金的組織與性能[D]. 興成堯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號:3151952
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