本文關(guān)鍵詞：往復(fù)擠壓準晶增強Mg-Zn-Gd合金組織與力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Zn-Gd合金 準晶 大塑性變形 往復(fù)擠壓 顯微組織 力學(xué)性能

【摘要】：準晶相作為一種具有旋轉(zhuǎn)對稱性而無平移對稱性的特殊第二相,表現(xiàn)出了高硬度、高強度、熱穩(wěn)定性良好以及低表面能等優(yōu)點,不僅可以有效改善鎂合金的性能,也可以在塑性變形過程中起到促進動態(tài)再結(jié)晶、織構(gòu)隨機化等效果,從而進一步調(diào)控組織改善性能。本文設(shè)計并制備了三種準晶增強Mg-Zn-Gd合金:Mg-1.5Zn-0.25Gd(低準晶含量),Mg-3.5Zn-0.6Gd(中等準晶含量),Mg-4.5Zn-0.75Gd(高準晶含量)(at.%),對其鑄態(tài)組織、拉伸性能及耐磨損性能進行了研究。之后對三種鑄態(tài)合金在250°C,300°C,350°C,400°C四種溫度下進行了往復(fù)擠壓,研究了往復(fù)擠壓工藝對Mg-Zn-Gd合金微觀組織、織構(gòu)演變以及力學(xué)性能的影響。首先對鑄態(tài)合金進行了組織與力學(xué)性能表征,發(fā)現(xiàn)合金均主要由α-Mg與二十面體準晶相構(gòu)成,準晶相主要以大塊樹枝狀的形式存在,且隨著合金元素含量的提高,準晶相的含量逐漸提高,材料的顯微組織得到細化。力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn),準晶相可以大幅提升鑄態(tài)Mg-Zn-Gd合金的強度,同時會降低其塑性,隨著合金元素含量的提升,合金的屈服強度與抗拉強度大幅提升,延伸率下降。而且準晶相可以提高鑄態(tài)MgZn-Gd合金的耐磨性與減摩性,隨著準晶含量的提升,合金的磨損失重大幅下降,同時摩擦系數(shù)降低。隨著摩擦載荷上升,鑄態(tài)Mg-Zn-Gd合金的磨損類型由氧化磨損變?yōu)槟チ夏p,最后變?yōu)榻佑|磨損。對退火態(tài)Mg-1.5Zn-0.25Gd合金的研究發(fā)現(xiàn),鎂基體中出現(xiàn)大量析出相,包括Mg4Zn7相、MgZn2相及準晶相,且不同析出相由于鑄態(tài)合金的合金元素偏析而呈現(xiàn)分區(qū)分布的狀態(tài),且合金成分對于納米準晶相的析出起到至關(guān)重要的作用,隨著退火時間延長,納米準晶相的尺寸增加。在250°C,300°C,350°C,400°C四種溫度下對三種合金進行了往復(fù)擠壓,研究了工藝參數(shù)、準晶含量對于合金微觀組織、變形織構(gòu)以及力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果表明,隨著往復(fù)擠壓道次增加,Mg-Zn-Gd合金的組織逐漸細化,由不完全再結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆俳Y(jié)晶組織且晶粒顯著細化,大塊準晶相逐漸破碎并在基體中均勻分布,大量球狀納米準晶相析出并長大,織構(gòu)顯著弱化。材料的屈服極限下降,延伸率顯著上升,Mg-1.5Zn-0.25Gd合金經(jīng)350°C下8道次往復(fù)擠壓后屈服強度、抗拉強度與延伸率分別為159MPa、251MPa與31.4%。隨溫度的上升,往復(fù)擠壓后材料的晶粒尺寸增加,大塊準晶相碎化程度上升,納米準晶相析出增加且尺寸增大。材料的屈服極限隨溫度而下降,延伸率先上升后下降,在350°C時延伸率達到最高。隨著合金中準晶相含量上升,往復(fù)擠壓后材料的晶粒尺寸下降,材料屈服極限上升,延伸率下降。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Gd合金 準晶 大塑性變形 往復(fù)擠壓 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-31
• 1.1 前言9
• 1.2 鎂合金變形機理9-11
• 1.2.1 基本變形模式10-11
• 1.2.2 變形鎂合金11
• 1.3 自生準晶增強鎂合金11-16
• 1.3.1 準晶11-13
• 1.3.2 Mg-Zn-RE系鎂合金13-14
• 1.3.3 準晶增強鎂合金14-16
• 1.4 大塑形變形技術(shù)16-22
• 1.4.1 等通道轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP）17-18
• 1.4.2 累積軋制18-19
• 1.4.3 高壓扭轉(zhuǎn)19-20
• 1.4.4 往復(fù)擠壓20-22
• 1.5 課題意義與研究內(nèi)容22-24
• 1.5.1 課題意義22-23
• 1.5.2 研究內(nèi)容23-24
• 參考文獻24-31
• 第二章 實驗過程與研究方法31-38
• 2.1 工藝路線31-32
• 2.2 合金制備32-33
• 2.3 熱處理33
• 2.4 往復(fù)擠壓33-34
• 2.5 組織表征34-36
• 2.5.1 光學(xué)顯微組織觀察（OM）34
• 2.5.2 X射線衍射分析（XRD）34-35
• 2.5.3 掃描電鏡顯微分析 (SEM)35
• 2.5.4 電子背散射衍射分析 (EBSD)35
• 2.5.5 透射電鏡顯微分析 (TEM)35-36
• 2.6 性能測試36-37
• 2.6.1 室溫拉伸力學(xué)性能測試36
• 2.6.2 摩擦磨損性能測試36-37
• 2.7 本章小結(jié)37
• 參考文獻37-38
• 第三章 鑄態(tài)Mg-Zn-Gd合金的顯微組織與性能38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 鑄態(tài)Mg-Zn-Gd合金的顯微組織38-42
• 3.3 Mg-Zn-Gd鑄態(tài)合金退火后的TEM觀察42-45
• 3.4 Mg-Zn-Gd鑄態(tài)合金的拉伸力學(xué)性能45-46
• 3.5 Mg-Zn-Gd鑄態(tài)合金的摩擦磨損性能46-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 參考文獻52-53
• 第四章 往復(fù)擠壓Mg-Zn-Gd合金的組織演變與力學(xué)性能53-79
• 4.1 引言53-54
• 4.2 往復(fù)擠壓過程中Mg-Zn-Gd合金的組織與力學(xué)性能演變54-63
• 4.2.1 組織演變54-58
• 4.2.2 織構(gòu)演變58-60
• 4.2.3 力學(xué)性能演變60-63
• 4.3 往復(fù)擠壓溫度對Mg-Zn-Gd合金組織與力學(xué)性能的影響63-72
• 4.3.1 往復(fù)擠壓溫度對合金組織的影響63-70
• 4.3.2 往復(fù)擠壓溫度對合金力學(xué)性能的影響70-72
• 4.4 準晶含量對于往復(fù)擠壓Mg-Zn-Gd合金組織與力學(xué)性能演變的影響72-75
• 4.4.1 準晶含量對合金組織的影響72-74
• 4.4.2 準晶含量對合金力學(xué)性能的影響74-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 參考文獻76-79
• 第五章 結(jié)論79-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84

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1 蔡正旭;唐荻;江海濤;馬昭;;不同Gd含量對變形Mg-Zn-Gd合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2013年10期

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1 田原;往復(fù)擠壓準晶增強Mg-Zn-Gd合金組織與力學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2015年

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3 張新平;準晶增強的Mg-Zn-Gd-（Y）系合金顯微組織、力學(xué)性能及熱壓縮變形行為的研究[D];上海交通大學(xué);2009年

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本文編號：1083392