本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg-Gd-Ni合金的研究

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【摘要】：作為當(dāng)今世界最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，，鎂合金比強(qiáng)度、比剛度高，在航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域已有一定應(yīng)用，但較差的塑性、高溫力學(xué)性能制約了鎂合金的廣泛應(yīng)用。近些年，人們發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)周期堆垛有序（LPSO）結(jié)構(gòu)相不僅硬度高、彈性模量高，而且熱穩(wěn)定性高，是鎂合金中優(yōu)異的強(qiáng)化相，可大大提高鎂合金的室溫和高溫力學(xué)性能。 本文用常規(guī)鑄造法制備了LPSO結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的Mg96Gd3Zn1-xNix(x=0,0.1,0.3,0.5,1)和Mg95.7Gd3Ni1Al0.3Sry(y=0,0.1,0.2,0.3)合金，并對(duì)合金進(jìn)行熱處理，探究了Zn、Ni元素參與形成Mg-Gd合金中LPSO相的異同點(diǎn)及原因、Ni部分取代或完全取代Mg96Gd3Zn1合金中的Zn元素對(duì)合金的影響，以及Al和Sr元素對(duì)Mg96Gd3Ni1合金的組織形貌和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果如下： 添加Ni元素不僅可以促使鑄態(tài)Mg-Gd-Zn合金中生成大量LPSO相，還可以大幅度提高鑄態(tài)合金的強(qiáng)度尤其是塑性。鑄態(tài)Mg96Gd3Ni1合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)203MPa和8.8%，相比Mg96Gd3Zn1合金分別提高了19.7%和63.6%。經(jīng)過(guò)固溶處理，Mg-Gd-Zn和Mg-Gd-Zn-Ni合金中均生成大量LPSO相，且LPSO相的成分中Gd與Zn、Ni原子和之比始終基本相同。Mg-Gd-Ni合金中的LPSO相具有較高的熱穩(wěn)定性，在固溶處理時(shí)沒(méi)有發(fā)生明顯變化。經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，所有Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Zn-Ni和Mg-Gd-Ni合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都得到提高。相比Zn元素，Ni對(duì)提高時(shí)效態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度的幅度較小，但Ni元素可明顯提高鑄態(tài)和時(shí)效態(tài)合金的塑性。 在Mg96Gd3Ni1合金中添加0.3at.%Al，合金中LPSO相的體積分?jǐn)?shù)明顯提高；合金中的枝晶得到改善，晶粒明顯細(xì)化；合金中生成細(xì)小彌散分布的桿狀和花瓣?duì)頜g-Gd-Ni-Al四元新相，它們的成分分別為Mg73.9Gd9.3Ni8.5Al8.3、Mg44.4Gd16.9Ni16.3Al22.4，花瓣?duì)钕嗑哂刑厥庑蚊�，其花瓣間夾角約為60度，且這些新相具有較高的熱穩(wěn)定性和硬度。 添加Sr元素可進(jìn)一步細(xì)化Mg95.7Gd3Ni1Al0.3合金的顯微組織；添加0.1at.%Sr即可達(dá)到較好的晶粒細(xì)化效果，過(guò)量Sr（0.3at.%）使合金中生成三元Mg-Gd-Sr新相；Sr元素不直接參與桿狀和花瓣?duì)钕嗟纳桑擅黠@促進(jìn)這些相的長(zhǎng)大。通過(guò)添加0.3at.%Al和0.1at.%Sr，Mg96Gd3Ni1合金的組織明顯細(xì)化、LPSO相增多，并且桿狀相和花瓣?duì)钕鄬?duì)合金具有彌散強(qiáng)化效果，合金的宏觀硬度得到明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)周期堆垛有序（LPSO）結(jié)構(gòu) Mg-Gd-Ni合金 Mg-Gd-Zn Al微合金化 Sr微合金化
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 鎂及鎂合金的基本性質(zhì)11-12
• 1.2 鎂合金的強(qiáng)化12-13
• 1.2.1 細(xì)晶強(qiáng)化12
• 1.2.2 合金化12
• 1.2.3 熱處理12-13
• 1.2.4 變形加工13
• 1.3 長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)鎂合金13-17
• 1.3.1 長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.2 長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)鎂合金14-15
• 1.3.3 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的形成與轉(zhuǎn)變15-16
• 1.3.4 長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化機(jī)理16-17
• 1.4 Mg-Gd(Y)-Zn(Ni)合金系的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.1 Mg-Gd(Y)-Zn 合金17
• 1.4.2 Mg-Y-Zn(Ni)合金17-18
• 1.5 選題意義及研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.5.1 選題意義18
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容18-20
• 參考文獻(xiàn)20-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與研究方法25-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)步驟25-26
• 2.2 合金的制備26-30
• 2.2.1 原料及合金成分26
• 2.2.2 熔煉設(shè)備及保護(hù)氣26-27
• 2.2.3 坩堝及其他工具的涂料涂刷27-28
• 2.2.4 覆蓋劑和精煉劑28-29
• 2.2.5 熔煉工藝29-30
• 2.3 合金的熱處理30
• 2.4 合金的組織觀察與檢測(cè)30-31
• 2.5 合金的力學(xué)性能測(cè)試31-33
• 第三章 鑄態(tài)和熱處理態(tài)長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng) Mg_(96)Gd_3(Zn,Ni)1合金33-49
• 3.1 引言33-35
• 3.2 鑄態(tài) Mg-Gd-Zn-Ni 合金35-39
• 3.2.1 鑄態(tài) Mg-Gd-Zn-Ni 合金的顯微組織35-38
• 3.2.2 鑄態(tài) Mg-Gd-Zn-Ni 合金的力學(xué)性能38-39
• 3.3 固溶態(tài) Mg-Gd-Zn-Ni 合金的顯微組織39-43
• 3.4 時(shí)效態(tài) Mg-Gd-Zn-Ni 合金的顯微組織和力學(xué)性能43-46
• 3.5 小結(jié)46-47
• 參考文獻(xiàn)47-49
• 第四章 Al 元素對(duì)長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng) Mg-Gd-Ni 合金組織形貌和力學(xué)性能的影響49-59
• 4.1 引言49-50
• 4.2 Al 元素對(duì)鑄態(tài) Mg_(96)Gd_3Ni_1合金顯微組織的影響50-54
• 4.2.1 鑄態(tài) Mg_(96)Gd_3Ni_1合金的顯微組織50
• 4.2.2 鑄態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金的顯微組織50-53
• 4.2.3 鑄態(tài) Mg_(96)Gd_3Ni_1和 Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金的差熱分析53-54
• 4.3 固溶和時(shí)效態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金的顯微組織54-56
• 4.3.1 固溶態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金的顯微組織54-55
• 4.3.2 時(shí)效態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金55-56
• 4.4 Al 元素對(duì) Mg_(96)Gd_3Ni_1合金硬度的影響56-57
• 4.5 小結(jié)57-58
• 參考文獻(xiàn)58-59
• 第五章 元素 Sr 對(duì)鑄態(tài)和熱處理態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金的影響59-71
• 5.1 引言59-60
• 5.2 Sr 元素對(duì)鑄態(tài) Mg_(95.7)Gd_3Ni_1Al_(0.3)合金顯微組織的影響60-64
• 5.2.1 鑄態(tài) Mg_(95.6)Gd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_(0.1)合金的顯微組織60-62
• 5.2.2 鑄態(tài) Mg_(95.5)Gd_3Ni_1Al_(0.3)Sr0.2合金的顯微組織62-63
• 5.2.3 鑄態(tài) Mg_(95.4)Gd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_(0.3)合金的顯微組織63-64
• 5.3 固溶和時(shí)效態(tài) Mg_(95.7)-xGd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_x(x = 0.1, 0.2, 0.3)合金的組織形貌64-66
• 5.4 Mg_(95.7)-xGd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_x(x = 0.1, 0.2, 0.3)合金的力學(xué)性能66-68
• 5.4.1 Mg_(95.7)-xGd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_x(x = 0.1, 0.2, 0.3)合金中相的顯微硬度66-67
• 5.4.2 Mg_(95.7)-xGd_3Ni_1Al_(0.3)Sr_x(x = 0.1, 0.2, 0.3)合金的宏觀硬度67-68
• 5.5 小結(jié)68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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3 王飛;孫威;劉林林;習(xí)衛(wèi);;Zn含量對(duì)Mg-Gd-Nd-Zn合金中析出相和長(zhǎng)周期堆垛結(jié)構(gòu)形成的影響[J];稀有金屬材料與工程;2010年09期

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7 孫明;吳國(guó)華;戴吉春;龐松;丁文江;;Zr在鎂合金中晶粒細(xì)化行為研究進(jìn)展[J];鑄造;2010年03期

本文編號(hào)：1028258