本文關(guān)鍵詞：含Sm鎂合金顯微組織和力學(xué)性能控制的基礎(chǔ)研究

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【摘要】：含Sm鎂基合金作為一種有發(fā)展前途的鎂合金,其研究開(kāi)發(fā)正受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注和高度重視。目前,含Sm鎂基合金的研究主要集中在含Sm鎂合金體系相圖的建立完善以及利用Sm合金化和/或微合金化改性現(xiàn)有鎂合金等方面,而對(duì)于把Sm作為主要合金元素開(kāi)發(fā)新型含Sm鎂合金方面的研究也還非常少。此外,對(duì)于Sm合金化和/或微合金化影響鎂合金組織性能的研究也還非常不系統(tǒng),一是涉及的鎂合金牌號(hào)較少,二是合金化和/或微合金化對(duì)含Sm鎂合金組織性能影響的研究還基本上沒(méi)有涉及。因此,針對(duì)含Sm鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的控制展開(kāi)基礎(chǔ)研究,對(duì)于高性能含Sm鎂基合金的開(kāi)發(fā)及擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用具有非常重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文基于所設(shè)計(jì)的Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc/1Zn和Mg-3Y-2Zn-0.6Zr(wt.%)基鎂合金,利用差熱分析(DSC)、光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和拉伸性能測(cè)試等手段,主要研究了Zr微合金化和熱處理對(duì)Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc/1Zn基試驗(yàn)鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響以及Sm添加和熱處理對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr試驗(yàn)鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響,并得到了以下主要研究結(jié)果:(1)Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)組織主要由初生α-Mg、少量顆粒狀Mg41Sm5和Mn2Sc三種相組成。同時(shí),添加0.6wt.%Zr到Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc鎂合金中后,合金鑄態(tài)組織中合金相的類(lèi)型沒(méi)有發(fā)生明顯改變,但合金的晶粒被細(xì)化。此外,添加0.6wt.%Zr到Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc鎂合金中后,合金的室溫抗拉性能出現(xiàn)出現(xiàn)不同程度的降低。(2)熱處理對(duì)Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基試驗(yàn)鎂合金的室溫抗拉性能存在較大的影響。當(dāng)含Zr和不含Zr的Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc鎂合金經(jīng)T4(525℃×12h+淬水)和T6(525℃×12h+淬水+250℃×24h+空冷)熱處理后,合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率均有增加,但屈服強(qiáng)度均稍有降低。在T4和T6兩種熱處理方式中,以T6熱處理對(duì)試驗(yàn)鎂合金室溫抗拉性能的改善相對(duì)較佳。此外,Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金經(jīng)T5(275℃×36h/48h)處理后,不含Zr鎂合金的室溫抗拉性能下降,并且其抗拉強(qiáng)度和延伸率隨著T5處理時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)進(jìn)一步降低。相反,含Zr鎂合金的室溫抗拉性能在T5熱處理后略有增加,并且其抗拉強(qiáng)度和延伸率會(huì)隨著T5處理時(shí)間的增加而增加。(3)Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)組織主要由初生α-Mg和Mg41Sm5兩種相組成。同時(shí),添加0.6 wt.%Zr到Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn鎂合金中后,合金鑄態(tài)組織中合金相的類(lèi)型沒(méi)有發(fā)生變化,但合金的晶粒被明顯細(xì)化。此外,添加0.6wt.%Zr到Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn鎂合金中后,合金的室溫抗拉性能被明顯改善。(4)熱處理對(duì)Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基試驗(yàn)鎂合金室溫抗拉性能的影響明顯。當(dāng)含Zr和不含Zr的Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn鎂合金經(jīng)T4(500℃×12h+淬水)熱處理后,不含Zr合金的室溫抗拉性能顯著改善,而含Zr合金的室溫抗拉強(qiáng)度和延伸率雖然也大幅提高,但其室溫屈服強(qiáng)度稍有降低。同時(shí),與T4處理后的室溫抗拉性能相比,含Zr和不含Zr的Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn鎂合金經(jīng)T6(500℃×12h+淬水+250℃×24h+空冷)處理的室溫抗拉性能改善不明顯。此外,Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金經(jīng)T5(275℃×36h/48h)處理后,含Zr鎂合金的室溫抗拉性能在T5熱處理后會(huì)降低,相反,不含Zr鎂合金的室溫抗拉性能在T5處理后稍微有所增加。(5)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr試驗(yàn)鎂合金的鑄態(tài)組織主要由初生α-Mg相、Mg12YZn(X)相、Mg3Y2Zn3(W)相以及少量的Mg24Y5相組成,并且當(dāng)試驗(yàn)合金中添加3wt.%Sm后,合金鑄態(tài)組織中合金相的類(lèi)型沒(méi)有發(fā)生變化。同時(shí),添加3wt.%Sm還會(huì)降低Mg-3Y-2Zn-0.6Zr試驗(yàn)鎂合金的室溫抗拉性能。進(jìn)一步,熱處理對(duì)含Sm和不含Sm的Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金的室溫抗拉性能存在不同的影響。當(dāng)試驗(yàn)合金經(jīng)T4(500℃×24h+淬水)處理后,不含Sm合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率降低,而含Sm合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度雖然也降低,但延伸率大幅提高。此外,含Sm和不含Sm試驗(yàn)合金經(jīng)T6(500℃×24h+淬水+225℃×12h+空冷)熱處理后,雖然合金的屈服強(qiáng)度有所降低,但抗拉強(qiáng)度尤其是延伸率明顯增加。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 含Sm鎂合金 Mg-Sm-Mn-Sc鎂合金 Mg-Sm-Mn-Zn鎂合金 Mg-Y-Zn-Zr鎂合金
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 鎂合金概述11-13
• 1.1.1 鎂合金的性質(zhì)11
• 1.1.2 鎂合金的分類(lèi)及應(yīng)用11-13
• 1.2 稀土鎂合金的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 Mg-Re-Mn-Sc系鎂合金的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 Mg-Re-Mn-Zn系鎂合金的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 Sm在鎂合金中的應(yīng)用現(xiàn)狀19-21
• 1.6 本文的主要研究目的和意義21
• 1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法23-29
• 2.1 研究方案23
• 2.2 試樣制備23-24
• 2.2.1 合金成分的確定23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)原材料23-24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)合金的熔煉24-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)合金的熱處理25
• 2.5 組織與性能測(cè)試方法25-29
• 2.5.1 普通金相觀察（OM）25
• 2.5.2 差示掃描量熱法（DSC）25-26
• 2.5.3 掃描電鏡（SEM）及能譜分析（EDS）26
• 2.5.4 XRD分析26
• 2.5.5 室溫力學(xué)性能測(cè)試26
• 2.5.6 顯微硬度測(cè)試26-29
• 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析29-71
• 3.1 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能29-42
• 3.1.1 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金的鑄態(tài)顯微組織29-32
• 3.1.2 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金的鑄態(tài)力學(xué)性能32-33
• 3.1.3 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金熱處理后的顯微組織33-38
• 3.1.4 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc基鎂合金熱處理后的力學(xué)性能38-42
• 3.2 Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能42-54
• 3.2.1 Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金的鑄態(tài)顯微組織42-45
• 3.2.2 Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金的鑄態(tài)力學(xué)性能45-46
• 3.2.3 Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金熱處理后的顯微組織46-51
• 3.2.4 Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金熱處理后的力學(xué)性能51-54
• 3.3 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響54-66
• 3.3.1 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金鑄態(tài)組織的影響54-58
• 3.3.2 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金鑄態(tài)抗拉性能的影響58-60
• 3.3.3 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金鑄態(tài)組織和性能的影響分析60-61
• 3.3.4 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金熱處理態(tài)顯微組織的影響61-65
• 3.3.5 Sm對(duì)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr鎂合金熱處理態(tài)抗拉性能的影響65-66
• 3.4 分析討論66-71
• 3.4.1 Zr對(duì)Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc/1Zn鎂合金顯微組織的影響分析66-68
• 3.4.2 Mg-3Sm-1.2Mn-0.9Sc與Mg-3Sm-1.2Mn-1Zn基鎂合金的組織性能比較68-71
• 4 結(jié)論71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果79

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