本文關(guān)鍵詞：合金元素提高鎂合金純度熱力學和動力學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：21世紀的能源與綠色制造問題日益突出,鎂合金作為一種綠色工程金屬材料,在航空航天、國防軍工、電子、汽車、交通等領(lǐng)域都將具有更為廣闊的應(yīng)用前景和重要的應(yīng)用價值。但是目前使用的鎂合金性能卻滿足不了其在工業(yè)領(lǐng)域高端制造中的應(yīng)用,鎂合金的純凈化是改善鎂合金性能的重要方法之一,因此提高鎂合金的純凈度是鎂合金研究中的重要領(lǐng)域。迄今為止,高純鎂合金的制備主要用高純原鎂,成本極高,嚴重制約了其推廣應(yīng)用。在合金制備過程中利用合金元素對熔體進行純化,是實現(xiàn)鎂合金自純化,避免二次污染值得推廣的方法,但相關(guān)科學問題的系統(tǒng)研究較缺乏。因此,開展合金元素對鎂合金的自純化影響機制的研究,不僅為優(yōu)選合金元素純化工藝提供設(shè)計依據(jù),也為研究開發(fā)低成本、高純度、綜合性能良好的鎂合金新材料成分工藝設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。本課題以降低主要雜質(zhì)元素(Fe、Si)含量為目的,運用Pandat熱力學計算軟件進行了熱力學計算與分析,建立了相關(guān)的含微量Fe、Si的多元鎂合金相圖,初步探討了合金元素對雜質(zhì)元素Fe、Si在鎂熔體中的溶解度影響,明確雜質(zhì)元素在熔體中的存在形式和對應(yīng)含量與熔體溫度、反應(yīng)時間以及合金元素種類之間的關(guān)系;運用Stocks定律開展了動力學計算分析,研究雜質(zhì)對應(yīng)的化合物或者單質(zhì)上浮或者下沉的動力學過程和影響因素。在上述理論計算分析的基礎(chǔ)上,選取有自純化作用的Mn元素開展驗證實驗研究,研究結(jié)果與計算結(jié)果基本上吻合。驗證實驗采用Mg-Mn中間合金和商業(yè)純鎂作為實驗原料,重點研究了Mn含量、靜置溫度和靜置時間對鎂熔體純凈度以及鑄態(tài)組織的影響。實驗研究表明:隨Mn含量增加,在一定的靜置時間下,靜置溫度降低,合金底部雜質(zhì)含量增多;底部雜質(zhì)多為Mn和Fe、Si結(jié)合生成的較大密度的顆粒;當Mn含量為2.5wt.%,在655℃下靜置30min時,合金的純化效果較佳。
【關(guān)鍵詞】：鎂 錳 雜質(zhì) 靜置時間 靜置溫度
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-32
• 1.1 鎂合金中的雜質(zhì)及危害9-16
• 1.1.1 鎂合金中的雜質(zhì)9-11
• 1.1.2 雜質(zhì)的來源11
• 1.1.3 雜質(zhì)對合金性能的危害11-16
• 1.2 提高鎂合金純凈度的方法16-29
• 1.2.1 選用高純度的原料16
• 1.2.2 優(yōu)化熔煉工藝16
• 1.2.3 鎂合金熔體純凈化法16-29
• 1.3 課題研究的目的及意義29-30
• 1.4 課題研究的內(nèi)容30-32
• 2 合金元素與熔體雜質(zhì)元素交互作用的熱力學計算與分析32-64
• 2.1 雜質(zhì)元素在鎂熔體中的溶解度變化32-57
• 2.1.1 Mg-Fe-Me三元體系熱力學計算33-45
• 2.1.2 Mg-Si-Me三元體系熱力學計算45-56
• 2.1.3 合金元素Mn對Mg-Fe-Si三元體系中雜質(zhì)元素Fe和Si的影響56-57
• 2.2 計算結(jié)果與分析57-64
• 3 雜質(zhì)元素在鎂合金熔體中的動力學行為分析與計算64-74
• 3.1 雜質(zhì)原子沉降過程中的運動特性64
• 3.2 阻力系數(shù)的確定64-67
• 3.3 雜質(zhì)原子自由沉降速度計算的數(shù)學模型的建立67-69
• 3.4 雜質(zhì)原子自由沉降距離隨靜置時間的變化69-70
• 3.5 雜質(zhì)下沉機制分析70-74
• 4 計算結(jié)果的實驗驗證與分析74-94
• 4.1 實驗驗證內(nèi)容與方法74-77
• 4.1.1 實驗驗證內(nèi)容74
• 4.1.2 實驗裝置74
• 4.1.3 實驗方案74-75
• 4.1.4 實驗原料75
• 4.1.5 分析方法75-77
• 4.2 合金元素Mn對鎂合金純度和性能的影響研究77-83
• 4.2.1 合金成分分析77
• 4.2.2 合金鑄態(tài)組織形貌分析77-82
• 4.2.3 合金電化學實驗分析82-83
• 4.3 靜置溫度和靜置時間對鎂純凈度的影響83-92
• 4.3.1 不同靜置溫度下的合金成分分析83-84
• 4.3.2 不同靜置溫度下的合金鑄態(tài)組織形貌分析84-87
• 4.3.3 不同靜置時間下的合金成分分析87
• 4.3.4 不同靜置時間下的合金鑄態(tài)組織形貌分析87-92
• 4.4 小結(jié)92-94
• 5 結(jié)論與展望94-96
• 5.1 結(jié)論94
• 5.2 展望94-96
• 致謝96-98
• 參考文獻98-108
• 附錄108-113
• A. 阻力系數(shù)關(guān)聯(lián)式匯總表108-112
• B. 球形顆粒的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的對應(yīng)值112-113
• C. 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果目錄113

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本文編號：455880