【摘要】：鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有比強(qiáng)度高、比剛度高、減震性能強(qiáng)和電磁屏蔽性能好等眾多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)、航空航天和電子工業(yè)。然而鎂合金的高溫使用性能不佳,使得大多數(shù)鎂合金只能在120℃以下使用,這極大地制約了鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展。合金化是一種有效改善鎂合金耐熱性能的方法,通過(guò)添加Si和RE元素合金化獲得的AS系鎂合金和AE系鎂合金是目前常用的做法。但低Si含量的AS系鎂合金對(duì)耐熱性提高有限,高Si的AS系鎂合金力學(xué)性能往往很差,同時(shí)AE系鎂合金價(jià)格昂貴,這些因素制約了AS系和AE系鎂合金的應(yīng)用。本文主要以鑄造Mg-Al-Si-RE合金為基礎(chǔ),通過(guò)調(diào)整各元素的含量,分別研究了不同Ce、La和Nd含量對(duì)Mg-3Al-2.5Si合金組織與力學(xué)性能的影響,揭示初生Mg_2Si相的細(xì)化機(jī)理。通過(guò)合金組織的細(xì)化與變質(zhì)、T6熱處理強(qiáng)化合金的性能,開(kāi)發(fā)出一種高Si含量的新型耐熱鎂合金。向Mg-3Al-2.5Si合金中加入不同含量Ce、La和Nd,采用OM、XRD、SEM和TEM等手段研究合金微觀組織的變化,再通過(guò)硬度和拉伸實(shí)驗(yàn)分析合金力學(xué)性能的變化。研究表明,Ce、La和Nd都可以改善Mg-3Al-2.5Si合金中初生Mg_2Si相。當(dāng)Ce的加入量為1.0wt.%時(shí),對(duì)初生Mg_2Si的細(xì)化效果最好,當(dāng)Ce的加入量提高到1.5wt.%時(shí),初生Mg_2Si有變大的趨勢(shì);La的變質(zhì)效果隨La含量增大而提高,在La加入量為1.5wt.%時(shí)變質(zhì)效果最好;Nd的變質(zhì)效果隨著Nd含量增大而先提高后減弱,在Nd加入量為0.6wt.%時(shí)變質(zhì)效果最好。對(duì)Mg-3Al-2.5Si-xRE合金進(jìn)行T6熱處理。結(jié)果表明,合金中的初生Mg_2Si基本無(wú)變化,共晶Mg_2Si出現(xiàn)部分球化現(xiàn)象,β-Mg_(17)Al_(12)相以細(xì)小顆粒狀分布在合金基體和晶界上,合金的晶界也變得更加清晰。對(duì)經(jīng)過(guò)T6處理的Mg-3Al-2.5Si-xRE合金進(jìn)行硬度測(cè)試和常溫拉伸實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,加入Ce后,合金硬度和拉伸性能隨Ce的加入量增大而提高,在Ce的加入量為1.0wt.%時(shí)硬度值最大、拉伸性能最好,繼續(xù)提高Ce的添加量至1.5wt.%后,合金硬度值和拉伸性能下降;加入La后,合金硬度值和拉伸性能隨La含量增大而提高,在La加入量為1.5wt.%時(shí)達(dá)到最佳;加入Nd后,合金硬度值和拉伸性能先提高后降低,在Nd加入量為0.6wt.%時(shí)達(dá)到最好。在Mg-3Al-2.5Si-1.0Ce合金中發(fā)現(xiàn)CeSi_2相,根據(jù)錯(cuò)配度理論對(duì)CeSi_2相和Mg_2Si相界面關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明(001)CeSi_2//(100)Mg_2Si界面的錯(cuò)配度最低可為7.46%,滿足6%δ15%的核心中等有效條件。在一定條件下,CeSi_2相可成為Mg_2Si相異質(zhì)形核襯底。
【圖文】：

圖 1.1 汽車鎂合金使用量對(duì)比Fig.1.1 Comparison of the use of magnesium alloys in automobil在航空航天上的應(yīng)用有質(zhì)量輕、電子屏蔽性能好、防輻射、吸震能力強(qiáng)等眾這種高科技領(lǐng)域使用[15]，在優(yōu)化飛行器的氣動(dòng)力學(xué)性行器的質(zhì)量。因此，鎂合金被用于制造飛機(jī)的起落架、16]。在眾多鎂合金中，Mg-Li 合金因?yàn)槊芏确浅Ｐ�，同較好，在航空航天業(yè)內(nèi)備受研究者的青睞[17]。20 世紀(jì)次在航空航天中得到應(yīng)用。到了 20 世紀(jì) 50 年代，B-稱為“鎂合金使用的奇跡”，每架 B-36 轟炸機(jī)用鎂可達(dá)鎂合金的產(chǎn)量在逐漸提高，鎂合金的用量甚至超過(guò)了戰(zhàn)品主要還是用于汽車工業(yè)�，F(xiàn)在鎂合金制備只有大約領(lǐng)域，這比例在歷史上是最低的[19]。鎂合金的應(yīng)用部位箱和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣。隨著鎂合金的技術(shù)不斷發(fā)展，有望在

圖 1.2 Mg-Si 二元合金相圖Fig.1.2 The binary phase diagram of Mg-Si開(kāi)發(fā)新型含 Si 耐熱鎂合金時(shí)，特別要注意掌握 Si 的添加量。現(xiàn)有的研加入 Si 含量低于共晶點(diǎn)對(duì)鎂合金的耐熱性能提升有限，只有 Si 含量較能更好的提升合金的耐熱性。然而提升 Si 含量會(huì)導(dǎo)致合金中生成大塊Mg2Si 相，這將對(duì)合金基體產(chǎn)生割裂作用，嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能。因Mg2Si 相的大小、形態(tài)、數(shù)量和分布是提升合金高溫性能的關(guān)鍵所在。 Mg2Si 相的細(xì)化研究傳統(tǒng)的鑄造工藝條件下，鎂合金中初生 Mg2Si 相容易長(zhǎng)成粗大的樹(shù)枝晶，共晶 Mg2Si 容易長(zhǎng)成粗大的漢字狀，這使得 Mg2Si 在合金中割裂基體裂紋的來(lái)源，從而導(dǎo)致合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率都比較低。因此，研究織細(xì)化改善 Mg2Si 形貌，進(jìn)而提高合金的力學(xué)性能。目前細(xì)化鎂合金i 相的方式有兩種，分別是改善鑄造工藝和添加元素變質(zhì)處理。改善鑄造通過(guò)提高冷速、在合金熔煉過(guò)程中添加電磁攪拌或者超聲波攪拌等方式
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉健;王武孝;張莎;張東杰;;熱處理對(duì)Mg-7Al-1Si-1Gd合金組織及硬度的影響[J];特種鑄造及有色合金;2015年07期

2 韓寶軍;何瓊;楊妙;;Mg-RE(Y,Nd,Gd)-Zr合金組織與性能的比較研究[J];鑄造技術(shù);2014年12期

3 姜炳春;唐聯(lián)耀;;鎂合金的應(yīng)用[J];科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng);2014年10期

4 胡文鑫;楊正華;陳國(guó)華;曹永存;;稀土元素對(duì)鎂合金組織結(jié)構(gòu)與性能影響的研究進(jìn)展[J];稀土;2014年05期

5 李航;于泓;;航空航天用Mg-Li合金的腐蝕行為[J];鑄造技術(shù);2014年09期

6 席俊杰;劉杰;;高性能稀土鎂合金的研究及其應(yīng)用[J];熱加工工藝;2014年10期

7 胡繼龍;唐昌平;張新明;鄧運(yùn)來(lái);;稀土元素Nd對(duì)過(guò)共晶Mg-Si合金中Mg_2Si粒子的變質(zhì)作用(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年11期

8 徐春杰;代盼;屠濤;余玲;張忠明;王錦程;;熱處理對(duì)Mg-5Sn-1Si合金組織及硬度的影響[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2013年10期

9 韓富銀;王萍;田林海;梁偉;游家學(xué);鐘茜婷;;等通道轉(zhuǎn)角擠壓對(duì)耐熱鎂合金AZ61-4Si組織及性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2013年07期

10 李濤;戚文軍;黃正華;;Bi對(duì)Mg-6Al-1Sm鎂合金組織和力學(xué)性能的影響[J];鑄造技術(shù);2013年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 游國(guó)強(qiáng);新型鎂熔體氣體保護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];重慶大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 王金偉;Mg-Al-Si-Sr耐熱鎂合金成分設(shè)計(jì)與組織性能研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

2 沈輝;AZ31+1%RE鎂合金中針狀稀土相形成研究[D];鄭州大學(xué);2014年

3 胡繼龍;高模稀土鎂合金的設(shè)計(jì)與制備[D];中南大學(xué);2012年

4 張小紅;Ca含量對(duì)Mg-Al-RE系耐熱鎂合金的組織與性能的影響[D];重慶大學(xué);2012年

5 齊永豐;壓鑄鎂合金的顯微組織及力學(xué)性能[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2007年

6 張世軍;鎂及鎂合金晶粒細(xì)化研究[D];中南大學(xué);2002年

，

本文編號(hào)：2705430