發(fā)布時(shí)間：2021-07-09 16:29

  本文采用重力鑄造方法制備了一系列Mg-Y-Ni合金并且分別討論了Ni含量和Y含量對Mg-Y-Ni合金纖維組織與力學(xué)性能的影響。然后對鑄態(tài)合金進(jìn)行均勻化處理,研究了均勻化處理對合金顯微組織和力學(xué)性能的影響;對均勻化處理合金進(jìn)行了熱擠壓變形,研究擠壓變形后合金顯微組織與力學(xué)性能的關(guān)系。論文研究了Y含量為7wt%、Ni含量為2-9wt%的WN72、WN75、WN77和WN79四種合金,鑄態(tài)合金均由α-Mg、Mg2Ni以及準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相組成。其中α-Mg呈枝晶狀,LPSO相呈準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀,Mg2Ni相成長桿狀分布于α-Mg/LPSO界面處。隨Ni含量增加,合金中生成的LPSO的數(shù)量先增加后降低,并且在WN75中準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相含量達(dá)到最大值。而在WN72合金中LPSO內(nèi)部出現(xiàn)顆粒狀組織經(jīng)過EDS分析其成分與LPSO相根據(jù)文獻(xiàn)確定其為富Y相,其形成是由于WN72中Y/Ni原子比為2.08,過飽和的Y元素以富Y相的形式表現(xiàn)出來。在4種合金中,WN79合金的Mg2Ni含量超過了LPSO相含量,導(dǎo)致其鑄態(tài)室溫力學(xué)性能較差。均勻化處理后,合金中的第二相的數(shù)量和尺寸基本未發(fā)生變化。擠壓態(tài)合金中,隨Ni含量增加,基體合金動態(tài)再結(jié)晶比例逐漸增大,其中WN79合金基體晶粒完全動態(tài)再結(jié)晶并且尺寸很大。LPSO相在擠壓過程中沿著擠壓方向被拉長,在WN79中由于Mg2Ni過多使得LPSO相被擠碎零散分布于合金當(dāng)中,合金的室溫力學(xué)性能很差。而在擠壓態(tài)WN75當(dāng)中,由于Y/Ni原子比接近1,故準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相含量最高,使其室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到了501MPa,屈服強(qiáng)度468MPa,延伸率2.06%顯示出了很高的強(qiáng)度。隨擠壓溫度降低WN77合金的動態(tài)再結(jié)晶比例降低,再結(jié)晶晶粒細(xì)化,基面織構(gòu)強(qiáng)度增加,導(dǎo)致350℃擠壓后合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高于400℃擠壓合金,而延伸率降低。研究了Ni含量為5wt%,Y含量為10wt%和15wt%的WN105和WN155鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能。這兩種合金的鑄態(tài)顯微組織均由α-Mg、LPSO相、Mg2Ni以及富Y相四種相構(gòu)成。富Y相的形成是由于在這兩種合金中Y/Ni原子比均大于1,而LPSO相Y/Ni原子比接近于1,多余的Y元素以富Y相的形式存在。其中在WN155合金中LPSO內(nèi)部出現(xiàn)類似于WN72的顆粒狀組織,經(jīng)過EDS分析其成分與LPSO相相當(dāng)可以確定其為富Y相。隨Y含量增加,合金中富Y相以及LPSO相含量增加,α-Mg含量降低。鑄態(tài)WN155合金的室溫屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為82MPa、199MPa和2.22%。之后對于兩種合金進(jìn)行了均勻化處理并且對于WN105進(jìn)行了均勻化處理后室溫力學(xué)性能比對,發(fā)現(xiàn)均勻化后與鑄態(tài)合金相比抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別降低了38MPa和35MPa。延伸率提高了2.13%。這是由于均勻化處理使得合金大塊富Y相部分回熔到基體當(dāng)中使得α-Mg/LPSO界面結(jié)合程度提高,但部分富Y相析出于準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相內(nèi)部消耗掉了部分LPSO相故合金強(qiáng)度降低,延伸率提高。均勻化之后研究了Y含量對擠壓態(tài)合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)擠壓后合金中準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO相和α-Mg相沿著擠壓方向排列,未回熔的富Y相零散的分布于合金當(dāng)中。WN155當(dāng)中基體動態(tài)再結(jié)晶比例較低,大量未動態(tài)再結(jié)晶基體被拉長沿著擠壓方向排列,使得合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度較高。在室溫力學(xué)性能方面,擠壓態(tài)WN105合金屈服強(qiáng)度301MPa,抗拉強(qiáng)度404MPa,延伸率15.82。WN155合金屈服強(qiáng)度421MPa,抗拉強(qiáng)度528MPa,延伸率4.11%。在WN155超高強(qiáng)度產(chǎn)生的原因是由于在兩種合金中準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀LPSO含量較高并且晶粒動態(tài)再結(jié)晶程度較低使得合金強(qiáng)度最大。在延伸率上一方面WN155中富Y相大量聚集在α-Mg/LPSO界面削弱了α-Mg/LPSO界面結(jié)合力,另一方面擠壓態(tài)WN155合金基體動態(tài)再結(jié)晶程度較低,晶粒較粗大使得延伸率較低。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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2 郭學(xué)鋒,魏建鋒,張忠明;鎂合金與超高強(qiáng)度鎂合金[J];鑄造技術(shù);2002年03期

3 張靜,潘復(fù)生,李忠盛;耐熱鎂合金材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀[J];鑄造;2004年10期

本文編號：2027231