Ca及Ca/Al復合添加對含LPSO相Mg-Gd-Zn合金微觀組織與力學性能的影響
發(fā)布時間:2021-11-28 18:54
含長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)(LPSO)的Mg-RE-Zn系鎂合金由于克服了常規(guī)鎂合金絕對強度低、塑性差的缺點而有望大范圍應用在汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。其中,Mg-Gd-Zn系合金具有獨特的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的力學性能,引起了研究者的廣泛關(guān)注。然而,鑄態(tài)Mg-Gd-Zn合金很少或幾乎不存在LPSO相;而經(jīng)固溶處理后,晶界上析出的塊狀LPSO相粗大且難以破碎,嚴重影響合金的力學性能。對此,本文采取磁懸浮熔煉結(jié)合石墨坩堝鑄造工藝,通過添加Ca及復合(Ca/Al)在鑄態(tài)Mg-Gd-Zn合金中形成大量18R-LPSO相;同時對合金進行固溶和熱擠壓處理,細化和均勻化組織。本文探究了合金中LPSO相與β-(Mg,Zn)3Gd相的轉(zhuǎn)變規(guī)律;并對比研究了不同含量的Ca及(Ca/Al)復合添加對擠壓態(tài)Mg-Gd-Zn合金的微觀組織和力學性能影響。研究結(jié)果如下:(1)Ca元素添加量的不同,鑄態(tài)Mg83.65-x Gd14.02Zn2.33Cax合金形成了不同的共晶組織。當Ca含量小于0.5%時,合金晶界處形成了...
【文章來源】:太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
實驗技術(shù)路線圖
12圖 2-2 (a)磁懸浮熔煉爐;(b)石墨坩堝及熔煉合金;(c)銅坩堝Fig. 2-2 (a)Vacuum induction melting furnace ; (b)graphite crucible and smelting alloy; (c) Coppecrucible)熔煉坩堝本實驗所使用坩堝的材質(zhì)為石墨和純銅。石墨坩堝的尺寸為 30×50mm,壁厚度mm,每次可裝放約 60g 原料(圖 2-2 (b))。銅坩堝比較小,每次熔煉 35g(圖 2-2 (了避免碳和其它雜質(zhì)元素的影響,在熔煉之前需要用 ZnO 和滑石粉對石墨坩堝進到三次涂料粉刷且每次粉刷前坩堝需在熱處理爐里保溫 30min。而對銅坩堝來說使用之前只需用 1000#砂紙打磨一下表面的氧化皮。)熔煉工藝
表 3-1 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax合金的化學成分(wt. %)Table 3-1 Chemistry composition of Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Caxalloys (wt. %)Alloy (wt. %) Mg (wt. %) Gd (wt. %) Zn (wt. %) Ca (wt. %)Mg83.65Gd14.02Zn2.33Bal. 14.02 2.33 --Mg83.55Gd14.02Zn2.33Ca0.1Mg83.15Gd14.02Zn2.33Ca0.5Mg82.65Gd14.02Zn2.33Ca1Bal.Bal.Bal.14.0214.0214.022.332.332.330.10.51.0圖 3-1 為鑄態(tài) Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax(x=0, 0.1, 0.5, 1.0, wt. %)合金的 XRD 衍射圖,從圖中可以看出 Mg-Gd-Zn-(Ca)合金主要由 a-Mg 和(Mg,Zn)3Gd 相組成,隨著 Ca 含量的增加,合金中的(Mg,Zn)3Gd 相衍射峰強度有所升高。當 Ca 含量為 1.0%時,其圖譜中除了 a-Mg 相和β-(Mg,Zn)3Gd 相的衍射峰外,還出現(xiàn)了 Ca2Mg6Zn3相衍射峰。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]軋制ZK61鎂合金板材晶粒長大行為[J]. 趙而團,張立新,于晴,陳文振. 材料導報. 2017(04)
[2]Mg-9Li-0.5Ca雙相合金中共晶組織的形成及力學行為[J]. 邊麗萍,周魚躍,陳光,梁偉,趙興國,孟棫樸. 稀有金屬材料與工程. 2017(01)
[3]高溫固溶處理對Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金組織結(jié)構(gòu)及力學性能的影響[J]. 盧春輝,袁柯,尹健,帥歌旺. 稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2016(05)
[4]具有長周期結(jié)構(gòu)的Mg–Gd–Zn–Zr合金的微結(jié)構(gòu)和摩擦學行為(英文)[J]. 曹麗杰,吳玉娟,彭立明,王渠東,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(12)
[5]Mg-Gd系合金時效析出研究進展[J]. 湯伊金,章楨彥,靳麗,董杰,丁文江. 中國有色金屬學報. 2014(01)
[6]多相合金的ECAP擠壓路徑優(yōu)化設(shè)計[J]. 邊麗萍,陳光,梁偉,張文利,樊強,孟棫樸,史權(quán)新. 材料導報. 2013(08)
[7]Influence of stacking fault energy on formation of long period stacking ordered structures in Mg-Zn-Y-Zr alloys[J]. Fu-sheng PAN~(1,2),Su-qin LUO~1,Ai-tao TANG~(1,2),Jian PENG~(1,2),Yun LU~3 1.College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 2.National Engineering Research Center for Magnesium Alloys,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 3.Faculty of Engineering,Chiba University,Chiba 263-8522,Japan. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[8]鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中的晶粒細化機制[J]. 何運斌,潘清林,劉曉艷,李文斌. 中國有色金屬學報. 2011(08)
[9]Mg-Gd-Zn-Zr合金中的LPSO結(jié)構(gòu)和時效相[J]. 曾小勤,吳玉娟,彭立明,林棟樑,丁文江,彭贏紅. 金屬學報. 2010(09)
[10]擠壓和等通道角擠壓制備高強度Mg97Y2Zn1鎂合金[J]. 陳彬,林棟樑,曾小勤,盧晨,彭穎紅. 中國有色金屬學報. 2010(04)
博士論文
[1]高強度Mg-Y-Zn鎂合金的研究[D]. 陳彬.上海交通大學 2007
碩士論文
[1]第二相顆粒幾何條件對AZ31鎂合金細化晶粒作用的模擬研究[D]. 何日.東北大學 2014
[2]長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)強化的Mg-Gd-Zn合金的研究[D]. 張文波.太原理工大學 2013
本文編號:3524965
【文章來源】:太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
實驗技術(shù)路線圖
12圖 2-2 (a)磁懸浮熔煉爐;(b)石墨坩堝及熔煉合金;(c)銅坩堝Fig. 2-2 (a)Vacuum induction melting furnace ; (b)graphite crucible and smelting alloy; (c) Coppecrucible)熔煉坩堝本實驗所使用坩堝的材質(zhì)為石墨和純銅。石墨坩堝的尺寸為 30×50mm,壁厚度mm,每次可裝放約 60g 原料(圖 2-2 (b))。銅坩堝比較小,每次熔煉 35g(圖 2-2 (了避免碳和其它雜質(zhì)元素的影響,在熔煉之前需要用 ZnO 和滑石粉對石墨坩堝進到三次涂料粉刷且每次粉刷前坩堝需在熱處理爐里保溫 30min。而對銅坩堝來說使用之前只需用 1000#砂紙打磨一下表面的氧化皮。)熔煉工藝
表 3-1 Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax合金的化學成分(wt. %)Table 3-1 Chemistry composition of Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Caxalloys (wt. %)Alloy (wt. %) Mg (wt. %) Gd (wt. %) Zn (wt. %) Ca (wt. %)Mg83.65Gd14.02Zn2.33Bal. 14.02 2.33 --Mg83.55Gd14.02Zn2.33Ca0.1Mg83.15Gd14.02Zn2.33Ca0.5Mg82.65Gd14.02Zn2.33Ca1Bal.Bal.Bal.14.0214.0214.022.332.332.330.10.51.0圖 3-1 為鑄態(tài) Mg83.65-xGd14.02Zn2.33Cax(x=0, 0.1, 0.5, 1.0, wt. %)合金的 XRD 衍射圖,從圖中可以看出 Mg-Gd-Zn-(Ca)合金主要由 a-Mg 和(Mg,Zn)3Gd 相組成,隨著 Ca 含量的增加,合金中的(Mg,Zn)3Gd 相衍射峰強度有所升高。當 Ca 含量為 1.0%時,其圖譜中除了 a-Mg 相和β-(Mg,Zn)3Gd 相的衍射峰外,還出現(xiàn)了 Ca2Mg6Zn3相衍射峰。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]軋制ZK61鎂合金板材晶粒長大行為[J]. 趙而團,張立新,于晴,陳文振. 材料導報. 2017(04)
[2]Mg-9Li-0.5Ca雙相合金中共晶組織的形成及力學行為[J]. 邊麗萍,周魚躍,陳光,梁偉,趙興國,孟棫樸. 稀有金屬材料與工程. 2017(01)
[3]高溫固溶處理對Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr合金組織結(jié)構(gòu)及力學性能的影響[J]. 盧春輝,袁柯,尹健,帥歌旺. 稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2016(05)
[4]具有長周期結(jié)構(gòu)的Mg–Gd–Zn–Zr合金的微結(jié)構(gòu)和摩擦學行為(英文)[J]. 曹麗杰,吳玉娟,彭立明,王渠東,丁文江. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(12)
[5]Mg-Gd系合金時效析出研究進展[J]. 湯伊金,章楨彥,靳麗,董杰,丁文江. 中國有色金屬學報. 2014(01)
[6]多相合金的ECAP擠壓路徑優(yōu)化設(shè)計[J]. 邊麗萍,陳光,梁偉,張文利,樊強,孟棫樸,史權(quán)新. 材料導報. 2013(08)
[7]Influence of stacking fault energy on formation of long period stacking ordered structures in Mg-Zn-Y-Zr alloys[J]. Fu-sheng PAN~(1,2),Su-qin LUO~1,Ai-tao TANG~(1,2),Jian PENG~(1,2),Yun LU~3 1.College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 2.National Engineering Research Center for Magnesium Alloys,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 3.Faculty of Engineering,Chiba University,Chiba 263-8522,Japan. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[8]鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中的晶粒細化機制[J]. 何運斌,潘清林,劉曉艷,李文斌. 中國有色金屬學報. 2011(08)
[9]Mg-Gd-Zn-Zr合金中的LPSO結(jié)構(gòu)和時效相[J]. 曾小勤,吳玉娟,彭立明,林棟樑,丁文江,彭贏紅. 金屬學報. 2010(09)
[10]擠壓和等通道角擠壓制備高強度Mg97Y2Zn1鎂合金[J]. 陳彬,林棟樑,曾小勤,盧晨,彭穎紅. 中國有色金屬學報. 2010(04)
博士論文
[1]高強度Mg-Y-Zn鎂合金的研究[D]. 陳彬.上海交通大學 2007
碩士論文
[1]第二相顆粒幾何條件對AZ31鎂合金細化晶粒作用的模擬研究[D]. 何日.東北大學 2014
[2]長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)強化的Mg-Gd-Zn合金的研究[D]. 張文波.太原理工大學 2013
本文編號:3524965
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