本文關鍵詞：固溶處理對AZ31-xGd合金顯微組織和力學性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鎂合金因密度小,比強度高,切削加工性能好而且易于回收再利用,在當今資源和能源緊缺的環(huán)境下備受汽車行業(yè)、航空航天業(yè)的關注。AZ31鎂合金作為變形鎂合金的代表,成為鎂合金研究者的重點研究對象。然而,由于AZ31鎂合金的絕對強度小,大大限制了其工業(yè)化應用范圍。目前,可以有效提高AZ31變形鎂合金強度的方法主要有兩種,其一為合金化,其二為形變熱處理。本研究在Ar氣的保護下于井式電阻爐中熔煉制備出含不同Gd質(zhì)量分數(shù)的AZ31鎂合金。利用OM,SEM,EDS以及XRD等檢測儀器對AZ31-xGd(x=4.83,4.15,3.52,3.25)合金中的相成分,顯微形貌進行了表征。本文首先研究了添加質(zhì)量分數(shù)為4.83%的Gd元素對AZ31鎂合金顯微組織的影響;然后對AZ31-4.83Gd(AZG315)合金在540℃進行不同時間的固溶處理,研究固溶處理過程中AZG315合金第二相形貌演變規(guī)律,由此提出“擴散長大”模型,并計算得540℃時Gd原子在固相之間的擴散系數(shù),最終確定AZ31-xGd合金的固溶處理時間;其次,本文還探究了相同固溶處理工藝下,AZ31-x Gd合金顯微組織和力學性能變化的規(guī)律。本研究得出了以下結(jié)論:1.向AZ31鎂合金中添加質(zhì)量分數(shù)為4.83%的稀土Gd元素可以有效抑制基體中沿晶界分布的Mg_(17)Al_(12)共晶相形成。2.在精煉過程中gd元素和al元素首先固溶至基體中。當基體晶粒以樹枝狀生長時,由于固液界面前沿導致溶質(zhì)原子的偏聚使得Al_2Gd相形核并長大。3.鑄態(tài)azg315合金中第二相Al_2Gd呈針狀片層分布在晶間,這主要是因為al原子和gd原子的定向擴散所導致的。4.通過室溫鍛造結(jié)果證明:azg315鎂合金中第二相Al_2Gd形貌的變化必須在溫度的激勵下進行。540℃固溶處理時gd原子的擴散系數(shù)為105.06nm~2/s,進行6h固溶處理后,晶間Al_2Gd相的厚度將保持不變。5.azg315鎂合金在540℃進行固溶處理時,其內(nèi)Al_2Gd相形貌的演變符合ostwaldripeningtheory。6.室溫下固溶處理后azg315鎂合金的屈服強度、抗拉強度以及延伸率分別為:135mpa、244.29mpa、10.93%比相同狀態(tài)下az31變形鎂合金對應力學指標同比提高123.95%、59.89%、2.34%。7.當gd元素的添加量小于4.83mass%時,Al_2Gd相的形成和形貌不僅受到稀土添加量影響而且與合金中al/gd原子比的大小有關。8.az31-3.25gd合金中所形成的Al_2Gd針狀相更加細小,固溶處理后所形成的小顆粒狀Al_2Gd相分布更加均勻,對于提高合金的力學性能具有明顯作用。本研究通過對合金成分的設定,熱處理工藝的制定,提出了“擴散長大”的動力學模型并計算出了540℃時gd原子在α-mg基體中的擴散系數(shù),為提高az31變形鎂合金力學性能及其稀土元素的應用范圍提供了基礎實驗數(shù)據(jù)。
【關鍵詞】：AZ31鎂合金 固溶處理 顯微形貌 Al2Gd相 力學性能
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG156.94
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 鎂及其合金的特征12-20
• 1.1.1 鎂的發(fā)展史12-14
• 1.1.2 鎂的物理化學性質(zhì)14-16
• 1.1.3 鎂的力學性能16
• 1.1.4 鎂的腐蝕性能16
• 1.1.5 工藝性能16-17
• 1.1.6 鎂及其合金的分類及性質(zhì)17-18
• 1.1.7 Mg-Al系合金的性能及特點18-19
• 1.1.8 高強韌鎂合金的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2 鎂合金強韌化方法20-23
• 1.2.1 固溶強化20
• 1.2.2 析出強化20-21
• 1.2.3 細晶強化21-22
• 1.2.4 熱處理強化22-23
• 1.2.5 復合強化23
• 1.3 稀土Gd元素的性質(zhì)及其在鎂合金中的應用23-25
• 1.3.1 稀土Gd元素的物理化學性質(zhì)23
• 1.3.2 稀土Gd元素在鎂合金中的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 研究目的、內(nèi)容及意義25-28
• 1.4.1 研究目的25
• 1.4.2 研究內(nèi)容與技術路線25-28
• 第二章 實驗內(nèi)容與方法28-34
• 2.1 實驗原料28
• 2.2 實驗設備與工藝28-30
• 2.2.1 實驗設備28-30
• 2.2.2 熔煉精煉工藝30
• 2.3 熱處理工藝溫度的確定30-31
• 2.4 分析測試方法31-34
• 2.4.1 合金成分分析31-32
• 2.4.2 顯微組織和微區(qū)成分分析32
• 2.4.3 力學性能測試32-34
• 第三章 固溶處理AZG315合金中Al-Gd相的演變規(guī)律34-54
• 3.1 合金成分檢測結(jié)果34
• 3.2 RE (Gd)元素對AZ31鎂合金顯微組織及相組成的影響34-37
• 3.2.1 Gd元素對AZ31鎂合金顯微組織的影響34-36
• 3.2.2 Gd元素對AZ31鎂合金相組成的影響36-37
• 3.3 高溫固溶處理對AZG315合金顯微組織的影響37-43
• 3.3.1 相同溫度不同固溶時間下AZG315鎂合金顯微結(jié)構(gòu)的變化37-39
• 3.3.2 AZG315鎂合金晶內(nèi)顆粒相的形成與溶解39-43
• 3.4 室溫鍛造過程對AZG315鎂合金顯微結(jié)構(gòu)的影響43-45
• 3.4.1 室溫鍛造后AZG315鎂合金的顯微組織43-45
• 3.5 不同固溶時間后AZG315合金的顯微維氏硬度變化45
• 3.6 凝固過程中針狀Al2Gd相的形成機理45-46
• 3.7 固溶處理過程中Al2Gd相形貌變化規(guī)律探究46-49
• 3.7.1 固溶處理過程中Al2Gd相間距和厚度的變化47-48
• 3.7.2 擴散長大模型的提出48-49
• 3.8 Ostwald Ripening Theory在AZG315鎂合金固溶過程中的應用49-50
• 3.9 最佳固溶處理對AZG315合金力學性能的影響50-52
• 3.10 本章小結(jié)52-54
• 第四章 不同稀土Gd含量對AZ31鎂合金顯微結(jié)構(gòu)和力學性能的影響54-64
• 4.1 鑄態(tài)AZ31-xGd (x=3.25、3.52、4.15)合金的顯微組織55-56
• 4.2 固溶處理(540°C+16h)后AZ31-xGd合金的顯微組織56-57
• 4.3 固溶處理后AZ31-xGd合金力學性能和斷口特征57-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-72
• 碩士期間發(fā)表論文72

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本文編號：400740