【摘要】：隨著汽車(chē)、飛機(jī)制造等行業(yè)對(duì)材料輕量化、功能突出、節(jié)能環(huán)保的特殊要求,稀土鎂合金已成為現(xiàn)代先進(jìn)金屬材料中重要的一員,新系列的稀土鎂合金開(kāi)發(fā)將會(huì)為鎂合金材料的應(yīng)用推廣帶來(lái)強(qiáng)大動(dòng)力。目前,含長(zhǎng)周期堆垛結(jié)構(gòu)(LPSO)的Mg-RE-Zn系合金由于其出色的力學(xué)性能而成為鎂合金研究中的熱門(mén)方向。本文以近年來(lái)報(bào)道較多的Mg-Y-Zn系合金作為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了Mg-3Y-2Zn合金,并選擇與稀土Y性質(zhì)較為接近的稀土Ho作為添加元素,研究了Ho對(duì)Mg-Y-Zn系合金組織與性能的影響。本文中實(shí)驗(yàn)鑄態(tài)合金采用真空感應(yīng)熔煉獲得,并通過(guò)均勻化處理、熱軋工藝制備了軋態(tài)合金。實(shí)驗(yàn)首先對(duì)鑄態(tài)Mg-xHo-3Y-2Zn(x=0,1.5,3,6)合金進(jìn)行了研究,結(jié)果表明隨著合金中加入Ho含量增多,鑄態(tài)合金組織逐漸由枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶。合金的相組成包括α-Mg基體相、X-Mg_(12)Y(Ho)Zn相、少量的W-Mg_3Y(Ho)_2Zn_3相與Mg_(24)Y(Ho)_5相。隨著加入更多的Ho,合金中具有長(zhǎng)周期堆垛結(jié)構(gòu)(LPSO)的Mg_(12)Y(Ho)Zn相含量逐漸增多,鑄態(tài)下的Mg-3Y-2Zn和Mg-3Ho-3Y-2Zn合金中的LPSO相均為6H型。合金室溫拉伸性能隨Ho含量增加,強(qiáng)度有所提升,延伸率先增大后減小。Mg-3Ho-3Y-2Zn合金總體力學(xué)性能較好,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度分別為168.2 MPa、90.4MPa,斷裂延伸率為11.0%。高溫拉伸中,Ho含量較高時(shí),Mg-xHo-3Y-2Zn(x=3,6)具有與室溫拉伸時(shí)相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度值,高溫拉伸強(qiáng)度較好。鑄態(tài)合金中,Mg-6Ho-3Y-2Zn的耐蝕性較好,而Mg-3Ho-3Y-2Zn的耐蝕性較差。通過(guò)對(duì)軋制合金Mg-xHo-3Y-2Zn(x=0,1.5,3,6)的研究發(fā)現(xiàn),軋態(tài)合金里的LPSO相結(jié)構(gòu)類(lèi)型發(fā)生了轉(zhuǎn)變,其中Mg-3Ho-3Y-2Zn合金中同時(shí)具有18R型與14H型兩類(lèi)LPSO相。隨著合金中加入Ho含量增多,Mg-xHo-3Y-2Zn室溫拉伸強(qiáng)度有先增大后減小的趨勢(shì),延伸率逐漸下降,而高溫拉伸強(qiáng)度逐漸增大,斷裂延伸率卻呈下降趨勢(shì)。軋態(tài)合金中,Mg-6Ho-3Y-2Zn的耐蝕性較好,而Mg-3Ho-3Y-2Zn的耐蝕性較差。為進(jìn)一步了解Ho對(duì)于Mg-Y-Zn系合金組織、性能的影響,設(shè)計(jì)了Mg-1.5Ho-1.5Y-1Zn、Mg-6Y-2Zn兩種合金,并將它們與具有良好性能的Mg-3Ho-3Y-2Zn合金進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明,鑄態(tài)Mg-1.5Ho-1.5Y-1Zn合金組織以枝晶為主,隨著合金中稀土Ho、Y與Zn元素整體含量增加,使合金轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶,也使Mg-3Ho-3Y-2Zn中LPSO含量增多。在鑄態(tài)和軋態(tài)下Mg-3Ho-3Y-2Zn合金都擁有比Mg-1.5Ho-1.5Y-1Zn更好的室溫、高溫拉伸性能。而隨著3 wt.%的Y被Ho所替代,合金中的LPSO含量減少,鑄態(tài)與軋態(tài)下的Mg-3Ho-3Y-2Zn合金也同樣擁有比Mg-6Y-2Zn更好的室溫、高溫拉伸性能。
【圖文】：

圖 1.1 部分 Mg-Al 系高強(qiáng)合金的抗拉強(qiáng)度與延伸率柱狀圖1.1.3 鎂合金塑性變形理論變形鎂合金在性能上相較于鑄態(tài)時(shí)有著明顯提升，因此塑性變形對(duì)鎂合金研究與應(yīng)用有著重要意義。密排六方（HCP）是鎂合金中常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)[9]，有著低的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，其軸比c/a 為 1.623（接近理想密排時(shí) c/a=1.633），在室溫下滑移系少，因此塑性變形較困難。軸比 c/a 是合金晶面上原子密排情況的反映，冶煉時(shí)加入 Li、In、Ag 等能降低其比值，，從而激活{ 101 0} 1120 方向的棱柱面滑移，使合金在較低溫能具有良好延展性。低溫 498 K 以下，多晶體鎂合金塑性變形方式主要有基面 {0002} 1120 方向的滑移和錐面{ 101 2} 1011 方向的孿生兩種[23]。在合金中若應(yīng)力平行基面則產(chǎn)生壓縮孿生變形

?c/a 值的 HCP 金屬軋制態(tài)織構(gòu)模擬圖：(a) c/a ≈ 1.633；(b) c/a>1.633；(c) c/a < 1.633圖 1.3 鎂合金中的主要滑移系示意圖1.2 稀土鎂合金的研究概述稀土鎂合金在性能上有著很大差異，自 20 世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者們便展開(kāi)了對(duì) Mg 與 Re 相圖的研究工作[28]。圖 1.4 與圖 1.5 分別為 Mg-Ho、Mg-Y 合金的二元
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐志超;史慶南;馮中學(xué);;鎂合金中LPSO相的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2015年18期

2 張保豐;李智;李慶奎;沈輝;周秉彥;;鎂合金的稀土微合金化及存在的問(wèn)題[J];鑄造技術(shù);2012年10期

3 劉寶忠;范燕平;劉嬌嬌;彭秋明;;重稀土耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年11期

4 陳兆英;呂波;疏劍;;鎂合金耐熱性能和防腐性能的研究進(jìn)展[J];化學(xué)工程與裝備;2011年12期

5 趙祖德;陳強(qiáng);舒大禹;胡傳凱;康鳳;黃樹(shù)海;陳Z誒

本文編號(hào)：2590801