本文關(guān)鍵詞：高強耐熱Mg-Gd-Y合金的微觀組織和力學性能研究

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【摘要】：鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,被譽為“二十一世紀綠色工程結(jié)構(gòu)材料”,在航空航天、國防軍工、汽車以及電子產(chǎn)品中具有極其重要的應用價值。但是鎂合金相比鋁合金室溫和高溫力學性能差,大大限制了其應用范圍。近年來新研發(fā)的Mg-Gd-Y系合金具有很高的室溫和高溫強度以及良好的高溫抗蠕變性能,受到了廣泛的關(guān)注。然而,現(xiàn)有的研究主要集中在金屬型鑄造方面,關(guān)于砂型鑄件的研究相對較少。此外該類合金薄板雖然具有較高的力學性能,但是現(xiàn)有研究所采用的制備方法成本相對較高且不利于連續(xù)化生產(chǎn)。本文以Mg-9Gd-4Y-Zr(wt.%)(以下簡稱GW94)合金為研究對象,研究了砂型鑄造GW94合金單鑄試棒的鑄態(tài)、固溶態(tài)和峰值時效態(tài)下的微觀組織和力學性能,并分析了相應的強韌化機理和斷裂機制。此外,還對金屬型鑄造GW94合金鑄錠在多道次熱軋過程中的微觀組織和力學性能的演變及規(guī)律進行了表征和分析,研究結(jié)果表明:(1)砂型鑄造GW94合金的鑄態(tài)組織主要由等軸晶α-Mg固溶體、晶界處的共晶相Mg24(Gd,Y)5以及少量的方塊相Mg5(Gd,Y)組成。優(yōu)化后的固溶處理工藝為525℃×6h。固溶處理后合金的微觀組織轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Mg的過飽和固溶體、鑄態(tài)殘留相Mg5(Gd,Y)以及固溶過程形成的方塊相。(2)峰值時效態(tài)合金隨著溫度的升高,合金的伸長率不斷提高,并出現(xiàn)了高溫抗拉強度高于室溫的反常力學行為,這可能是由于β′相優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和高溫下多滑移系的啟動所致。(3)室溫拉伸時,鑄態(tài)GW94合金斷裂機制為以沿晶斷裂為主的解理斷裂;固溶態(tài)GW94合金斷裂機制變?yōu)榇┚式饫頂嗔?峰值時效態(tài)GW94合金在室溫拉伸的斷裂機制為混合的穿晶準解理斷裂和解理斷裂,以準解理斷裂為主,而高溫拉伸時由于晶界的軟化則轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖拙奂偷难鼐嗔选?4)軋制態(tài)GW94合金主要由粗大的變形組織、細小的再結(jié)晶組織以及孿晶組成。隨著軋制道次的增加,組織逐漸均勻化,粗大變形組織和動態(tài)再結(jié)晶的體積分數(shù)不斷降低,而孿晶的體積分數(shù)不斷增加;最后一道次隨著壓下量的增加,組織逐漸不均勻化,動態(tài)再結(jié)晶體積分數(shù)增加,然而孿晶體積分數(shù)降低,并且晶界明顯發(fā)生彎曲。所以,在該合金的多道次熱軋過程中,道次間的退火是導致其組織均勻化,以及軋制過程中形成的動態(tài)再結(jié)晶長大的重要原因。(5)隨著軋制道次的增加,晶界上的偏析沿RD方向成流線分布,且流線的數(shù)量不斷增加,Mg5(Gd,Y)、Mg3(Gd,Y)相不斷在偏析的流線內(nèi)生成,固溶過程形成的相不斷溶解,基體中第二相總的體積分數(shù)不斷增加。(6)軋制態(tài)GW94合金的織構(gòu)類型均為環(huán)狀多峰織構(gòu),軋制過程是導致織構(gòu)基面化和強度變強的主要原因,而道次間退火是織構(gòu)弱化的主要原因。(7)隨著軋制道次的增加,軋制態(tài)合金的抗拉強度和屈服強度逐漸增加,然而伸長率逐漸降低;斷裂模式均為準解理斷裂,且舌頭花樣逐漸增多。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Gd-Y合金 砂型鑄造 軋制 微觀組織 力學性能
【學位授予單位】：沈陽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-31
• 1.1 引言13
• 1.2 鎂及鎂合金概述13-19
• 1.2.1 純鎂的特點13-15
• 1.2.2 鎂合金的特點15-16
• 1.2.3 鎂合金牌號16-17
• 1.2.4 鎂合金分類17
• 1.2.5 鎂合金中元素的作用17-19
• 1.3 鎂合金的強化機制19-22
• 1.3.1 細晶強化19-20
• 1.3.2 固溶強化20
• 1.3.3 析出強化20-21
• 1.3.4 彌散強化21-22
• 1.3.5 形變強化22
• 1.4 變形鎂合金22-27
• 1.4.1 變形鎂合金的分類以及牌號22-23
• 1.4.2 鎂合金塑性變形理論23-25
• 1.4.3 鎂合金的塑性加工技術(shù)25-27
• 1.5 鎂合金織構(gòu)27-31
• 1.5.1 鎂合金織構(gòu)分類27
• 1.5.2 鎂合金板材織構(gòu)形成原因27-29
• 1.5.3 稀土鎂合金軋制板材弱基面織構(gòu)或非基面織構(gòu)29-31
• 第2章 實驗合金制備以及實驗方法31-41
• 2.1 實驗方案31
• 2.2 實驗材料的制備31-33
• 2.2.1 合金成分設(shè)計31-32
• 2.2.2 實驗原材料32
• 2.2.3 合金的熔煉與澆注32-33
• 2.2.4 熔煉后試樣尺寸和成分33
• 2.3 砂型GW94合金的熱處理33-34
• 2.3.1 固溶處理33-34
• 2.3.2 時效處理34
• 2.4 金屬型GW94合金固溶處理以及熱軋過程34-36
• 2.4.1 金屬型GW94合金固溶處理34-35
• 2.4.2 金屬型GW94合金熱軋規(guī)程35-36
• 2.5 微觀組織分析36-38
• 2.5.1 光學金相以及掃描電鏡觀察36-37
• 2.5.2 XRD表征37
• 2.5.3 織構(gòu)表征37-38
• 2.6 合金力學性能測試38-39
• 2.6.1 顯微硬度測試38
• 2.6.2 砂型GW94合金拉伸性能測試38
• 2.6.3 金屬型GW94合金拉伸性能測試38-39
• 2.7 定量金相分析39-41
• 第3章 砂型鑄造Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金的微觀組織和力學性能研究41-59
• 3.1 引言41-42
• 3.2 砂型GW94合金的微觀組織42-48
• 3.2.1 鑄態(tài)組織42-44
• 3.2.2 固溶態(tài)組織44-48
• 3.3 砂型GW94合金的力學性能48-53
• 3.3.1 時效硬化響應48-50
• 3.3.2 拉伸性能50-53
• 3.4 砂型GW94合金的斷裂行為53-57
• 3.5 小結(jié)57-59
• 第4章 金屬型GW94合金軋制工藝的探究59-75
• 4.1 引言59-60
• 4.2 金屬型GW94合金的微觀組織60-69
• 4.2.1 金相組織60-64
• 4.2.2 掃描電鏡組織64-67
• 4.2.3 織構(gòu)67-69
• 4.3 力學性能69-70
• 4.4 斷裂行為70-72
• 4.5 小結(jié)72-75
• 第5章 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-83
• 在學期間研究成果83-85
• 致謝85-86

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本文編號：521931