本文關(guān)鍵詞：Nd含量對(duì)鎂合金組織和力學(xué)性能影響的研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Y-Zr-Nd Mg-Al-Ca-Nd 軋制退火 微觀組織 力學(xué)性能

【摘要】：在過去的幾十年中,鎂合金受到了極大的關(guān)注。作為最輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)金屬,鎂合金在3C和航空航天領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。與其他結(jié)構(gòu)金屬材料(如鋁合金和鋼)相比,鎂合金的大規(guī)模商業(yè)化被其強(qiáng)度不高、塑性較差、高溫性能不好等缺點(diǎn)所嚴(yán)重限制,由于其密排六方的晶體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致鎂合金室溫滑移數(shù)目不足。合金化是一種能有效提高鎂合金的力學(xué)性能的方法,同時(shí)機(jī)械熱變形能夠通過晶粒細(xì)化提高鎂的成形性能。因此,進(jìn)一步提高鎂合金的力學(xué)性能,探索合金化對(duì)鎂合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律與機(jī)制,為鎂合金材料的功能和結(jié)構(gòu)一體化打下基礎(chǔ),提升鎂合金價(jià)值,擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用。本文對(duì)Mg-Y-Zr和Mg-Al-Ca鎂合金添加不同含量的Nd,以期望獲得力學(xué)性能良好的優(yōu)化合金成分。并采用金相分析、XRD、SEM、EDS、TEM、拉伸、壓縮測(cè)試等實(shí)驗(yàn)手段,研究了Nd添加對(duì)Mg-Y-Zr和Mg-Al-Ca鎂合金組織和性能的影響。由此得到的研究結(jié)果如下:(1)在沒有添加Nd的合金中,存在α-Mg和Mg24Y5相,當(dāng)Nd加入到Mg-Y-Zr合金中,會(huì)形成新的β相(Mg12YNd2)。熱擠壓過后的合金基體中,隨著Nd含量的增加,彌散分布著越來越多的破碎的Mg24Y5和Mg14YNd2相,促進(jìn)了擠壓態(tài)合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為,并且動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的體積分?jǐn)?shù)增加,合金的晶粒也從4.58μm細(xì)化到1.28μm。Nd含量由0增大到2.63%,擠壓合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增大,最大值分別達(dá)到285MPa和233MPa,未添加Nd的合金表現(xiàn)出最好的延伸率為29.1%,但延伸率隨著Nd含量的增加降低至4.71%。(2)Mg-Y-Zr-Nd系合金擠壓板材在熱軋后發(fā)生了明顯的再結(jié)晶現(xiàn)象,晶粒沿軋制方向拉長,第二相在軋制過程中被破碎并且沿軋制方向分布,Nd元素含量的增加導(dǎo)致軋制板材的基面織構(gòu)強(qiáng)度降低。退火后的Mg-Y-Zr-Nd系合金軋制板材發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶,晶粒大小變得均勻,基面織構(gòu)強(qiáng)度較軋制態(tài)相比得到了弱化。退火不能改變板材的基面織構(gòu)類型,但會(huì)大大降低基面織構(gòu)強(qiáng)度。退火后Mg-Y-Zr-Nd系合金軋制板材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低,延伸率提高。本課題中的擠壓軋制、退火處理,獲得了高性能的Mg-Y-Zr-Nd合金板材,其力學(xué)性能明顯優(yōu)于現(xiàn)行的商用鎂合金板材的力學(xué)性能,具有較好的工程應(yīng)用潛力。(3)在沒有添加Nd的Mg-Al-Ca合金中,存在α-Mg、Mg17Al12和Al2Ca相,當(dāng)Nd加入到Mg-Al-Ca合金中,會(huì)與Al原子結(jié)合形成新的Al11Nd3相和Al2Nd相,Al11Nd3相和Al2Nd相的數(shù)量隨Nd含量的升高而增多。隨著Nd含量的增加,擠壓合金的晶粒得到細(xì)化,并且可以有效地弱化合金的(0002)基面織構(gòu)。擠壓合金在150℃的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著Nd含量的增加而增大,延伸率逐漸下降,但維持在較高水平(不低于39%)。強(qiáng)度的提高是細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化綜合作用。擠壓態(tài)Mg-Al-Ca-1.76Nd在150℃表現(xiàn)出最高的抗拉強(qiáng)度(229MPa)和屈服強(qiáng)度(159MPa)并維持較高的延伸率(39.3%)。該合金在150℃具有比商用WE43鎂合金更高的力學(xué)性能,且成本比WE43合金更低。在室溫時(shí),其力學(xué)性能也表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Y-Zr-Nd Mg-Al-Ca-Nd 軋制退火 微觀組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(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】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 鎂合金概述9-10
• 1.2 變形鎂合金的特點(diǎn)10-11
• 1.3 鎂-稀土合金化的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 稀土元素的特性12-13
• 1.3.2 稀土對(duì)鎂合金微觀組織的影響13-15
• 1.3.3 稀土對(duì)鎂合金力學(xué)性能的影響15-16
• 1.4 稀土Nd對(duì)鎂合金組織與力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.5 本課題的研究目的及內(nèi)容19-21
• 2 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法21-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料的制備21-22
• 2.2 熱擠壓及軋制退火實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.2.1 Mg-Y-Zr-Nd鎂合金的熱擠壓22-23
• 2.2.2 擠壓態(tài)Mg-Y-Zr-Nd鎂合金板材的熱軋及退火工藝23
• 2.2.3 Mg-Al-Ca-Nd鎂合金的熱擠壓23
• 2.3 材料組織表征23-25
• 2.3.1 成分檢測(cè)(ICP)23-24
• 2.3.2 差熱分析(DSC)24
• 2.3.3 X射線衍射分析(XRD)24
• 2.3.4 金相組織觀察(OM)24
• 2.3.5 掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)24
• 2.3.6 透射電鏡分析(TEM)24
• 2.3.7 XRD宏觀織構(gòu)測(cè)定24-25
• 2.4 材料力學(xué)性能測(cè)試25-27
• 2.4.1 顯微硬度25
• 2.4.2 室溫拉伸25
• 2.4.3 高溫拉伸25-26
• 2.4.4 室溫壓縮26-27
• 3 Nd對(duì)Mg-Y-Zr合金組織及性能的影響27-49
• 3.1 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Y-Zr合金的影響27-35
• 3.1.1 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Y-Zr合金組織的影響27-32
• 3.1.2 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Y--Zr合金力學(xué)性能的影響32-35
• 3.2 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Y-Zr合金的影響35-47
• 3.2.1 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Y-Zr合金組織的影響35-40
• 3.2.2 Nd含量對(duì)擠壓態(tài)Mg-Y-Zr合金織構(gòu)的影響40-41
• 3.2.3 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Y-Zr合金力學(xué)性能的影響41-46
• 3.2.4 Nd對(duì)Mg-Y-Zr擠壓板材的各向異性的影響46-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 4 Mg-Y-Zr-xNd合金軋制板材及其退火后的組織與性能49-73
• 4.1 40%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火的組織與性能49-58
• 4.1.1 40%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的顯微組織49-54
• 4.1.2 40%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的織構(gòu)演變54-56
• 4.1.3 40%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的力學(xué)性能56-58
• 4.2 60%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火的組織與性能58-71
• 4.2.1 60%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的顯微組織59-64
• 4.2.2 60%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的織構(gòu)演變64-68
• 4.2.3 60%軋制變形量Mg-Y-Zr-xNd板材及其退火后的力學(xué)性能68-71
• 4.3 本章小結(jié)71-73
• 5 Nd對(duì)Mg-Al-Ca合金組織及性能的影響73-95
• 5.1 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Al-Ca合金的影響73-79
• 5.1.1 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Al-Ca合金組織的影響73-78
• 5.1.2 Nd對(duì)鑄態(tài)Mg-Al-Ca合金硬度的影響78-79
• 5.2 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Al-Ca合金的影響79-94
• 5.2.1 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Al-Ca合金組織的影響79-84
• 5.2.2 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Al-Ca合金織構(gòu)的影響84-86
• 5.2.3 Nd對(duì)擠壓態(tài)Mg-Al-Ca合金力學(xué)性能的影響86-94
• 5.3 本章小結(jié)94-95
• 6 結(jié)論95-97
• 致謝97-99
• 參考文獻(xiàn)99-107
• 附錄107
• A.作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄107
• B.作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄107

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：852199