本文關(guān)鍵詞：AM50-Nd鑄造鎂合金熱裂行為研究

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【摘要】：鎂合金憑借其低密度、較高的比剛度,良好的鑄造性能被公認(rèn)為輕型環(huán)保金屬材料,如今廣泛應(yīng)用于航空航天事業(yè),汽車領(lǐng)域,3C產(chǎn)品及醫(yī)療器材方面。但由于鎂合金凝固區(qū)間較寬,在鑄造過(guò)程中易形成熱裂紋而降低鑄件的性能,限制了它在重工業(yè)方面的發(fā)展,因此對(duì)鎂合金熱裂行為的研究有著重要的意義。AM50作為Mg-Al-Mn系列鎂合金的一種,擁有優(yōu)良的韌性、塑性及抗沖擊能力,應(yīng)用范圍廣,但存在耐熱性差等問(wèn)題。含稀土鎂合金由于具有較高高溫力學(xué)性能,以及優(yōu)良的抗蠕變性能等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)被廣泛的應(yīng)用于新型耐熱鎂合金的研究中。特別是Nd作為稀土元素的一種,具有細(xì)化晶粒,改善合金組織等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于新型鎂合金AM50-Nd,其推廣應(yīng)用尚需對(duì)該合金諸如熱裂敏感性等進(jìn)行更深了解。為此,本論文通過(guò)Clyne和Davies的理論模型對(duì)AM50-Nd鎂合金以及AZ91鎂合金的熱裂敏感性進(jìn)行預(yù)測(cè),采用“T”字形熱裂模具進(jìn)行澆注實(shí)驗(yàn),通過(guò)石蠟熔融法測(cè)得AM50-Nd系合金裂紋體積。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換,使用計(jì)算機(jī)采集AM50-Nd系合金凝固過(guò)程中的溫度以及收縮應(yīng)力信號(hào)數(shù)據(jù),作出進(jìn)一步的處理并繪制曲線,確定了合金產(chǎn)生熱裂的時(shí)間和溫度。借助X射線衍射儀和掃描電鏡對(duì)合金第二相進(jìn)行檢測(cè)分析并觀察斷口處熱裂紋的顯微組織。探討了合金凝固最后階段固相分?jǐn)?shù),凝固溫度區(qū)間特征以及合金脆弱區(qū)域凝固溫度變化對(duì)AM50-Nd合金熱裂敏感性的影響,并將AM50鎂合金與傳統(tǒng)的AZ91鎂合金進(jìn)行了對(duì)比。理論預(yù)測(cè)與試驗(yàn)結(jié)果均表明,AM50-Nd鎂合金和AZ91鎂合金熱裂敏感性系數(shù)(C SC)的順序?yàn)?AZ91AM50AM50-0.5wt.%NdAM50-1wt.%NdAM50-2wt.%NdAM50-4wt.%Nd,其中,AM50合金的熱裂敏感性比AZ91高,AM50合金中加入Nd后熱裂敏感性提高,并且熱裂敏感性隨Nd含量增加而提高,AM50-4wt.%Nd鎂合金的熱裂敏感性最大。AM50-Nd鎂合金熱裂紋發(fā)生的主要熱裂機(jī)理有液膜理論、凝固收縮補(bǔ)償理論和晶間搭橋理論。隨著Nd含量的增加,凝固時(shí)共晶液相降低,液膜的強(qiáng)度降低,流動(dòng)性變差,承受凝固收縮應(yīng)力的能力變?nèi)醵篃崃衙舾行陨�。AZ91、AM50鎂合金在凝固末期剩余的液相分?jǐn)?shù)較多,能夠及時(shí)對(duì)裂紋進(jìn)行補(bǔ)縮,使裂紋愈合。并且會(huì)以晶間搭橋的方式,增大枝晶間的結(jié)合力,降低合金的熱裂傾向性。
【關(guān)鍵詞】：AM50-Nd合金 熱裂敏感性 收縮應(yīng)力 凝固曲線 熱裂機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 鎂及鎂合金9-11
• 1.1.1 鎂及鎂的特性9
• 1.1.2 鎂合金及其特性9-10
• 1.1.3 鎂合金的應(yīng)用10-11
• 1.2 合金的熱裂及熱裂機(jī)理11-14
• 1.2.1 熱裂特征及分類11
• 1.2.2 合金熱裂理論11-14
• 1.3 熱裂傾向性的實(shí)驗(yàn)評(píng)定方法14-15
• 1.3.1 熱裂環(huán)法14-15
• 1.3.2 臨界尺寸法15
• 1.3.3 臨界載荷法15
• 1.4 影響合金熱裂性能的因素15-16
• 1.4.1 合金性質(zhì)的影響15-16
• 1.4.2 澆注條件的影響16
• 1.4.3 鑄型的影響16
• 1.5 本課題研究的意義及目的16-17
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法17-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)成分17-18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)采用的設(shè)備18-21
• 2.2.1 熱裂測(cè)試系統(tǒng)18
• 2.2.2 模具部分18-19
• 2.2.3 信號(hào)采集裝置19-20
• 2.2.4 信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置20
• 2.2.5 輸出裝置20-21
• 2.3 合金的熔煉與澆注成型21
• 2.4 鎂合金的熱分析21-23
• 2.5 熱裂紋體積的測(cè)定23-24
• 2.6 顯微組織的觀察24-25
• 2.6.1 光學(xué)顯微觀察24
• 2.6.2 掃描電鏡顯微觀察24
• 2.6.3 XRD分析24-25
• 第3章 Mg-Al系合金熱裂敏感性預(yù)測(cè)及熱裂機(jī)理研究25-37
• 3.1 Clyne-Davies模型預(yù)測(cè)AM50和AZ91合金的原理25-26
• 3.2 AM50和AZ91合金熱裂敏感性預(yù)測(cè)26-28
• 3.3 合金脆性區(qū)域?qū)崃衙舾邢禂?shù)的影響28-29
• 3.4 合金第二相分析29-31
• 3.5 AM50和AZ91鎂合金熱裂機(jī)理研究31-34
• 3.6 凝固收縮應(yīng)力曲線變化對(duì)AM50和AZ91合金熱裂敏感性的表征34-35
• 3.7 AM50與AZ91鎂合金裂紋體積35-37
• 第4章 AM50-Nd合金實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析37-58
• 4.1 AM50-Nd合金的熱裂敏感性預(yù)測(cè)37-41
• 4.1.1 AM50-Nd系合金熱裂敏感性預(yù)測(cè)37-39
• 4.1.2 合金脆性區(qū)域?qū)崃衙舾邢禂?shù)的影響39-41
• 4.2 凝固路徑對(duì)AM50-Nd合金熱裂敏感性的影響41-43
• 4.2.1 AM50-Nd鎂合金糊狀區(qū)凝固特征41-42
• 4.2.2 AM50-Nd合金的凝固溫度區(qū)間特征對(duì)熱裂敏感性的影響42-43
• 4.3 AM50-Nd系合金第二相分析43-47
• 4.4 AM50-Nd系合金熱裂機(jī)理研究47-58
• 4.4.1 AM50-Nd系合金斷口形貌特征47-51
• 4.4.2 AM50-Nd合金斷口截面形貌對(duì)熱裂機(jī)理的表征51-52
• 4.4.3 凝固收縮應(yīng)力曲線變化對(duì)AM50-Nd合金熱裂敏感性的表征52-55
• 4.4.4 裂紋體積對(duì)AM50-Nd合金熱烈敏感性的表征55-58
• 第5章 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：810307