【摘要】：鎂合金是目前最輕的金屬結構材料,具有比強度高、比剛度高、減震性能強和電磁屏蔽性能好等眾多優(yōu)點,被廣泛應用在汽車工業(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,使得大多數鎂合金只能在120℃以下使用,這極大地制約了鎂合金的應用與發(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系鎂合金對耐熱性提高有限,高Si的AS系鎂合金力學性能往往很差,同時AE系鎂合金價格昂貴,這些因素制約了AS系和AE系鎂合金的應用。本文主要以鑄造Mg-Al-Si-RE合金為基礎,通過調整各元素的含量,分別研究了不同Ce、La和Nd含量對Mg-3Al-2.5Si合金組織與力學性能的影響,揭示初生Mg_2Si相的細化機理。通過合金組織的細化與變質、T6熱處理強化合金的性能,開發(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,再通過硬度和拉伸實驗分析合金力學性能的變化。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Ce的加入量為1.0wt.%時,對初生Mg_2Si的細化效果最好,當Ce的加入量提高到1.5wt.%時,初生Mg_2Si有變大的趨勢;La的變質效果隨La含量增大而提高,在La加入量為1.5wt.%時變質效果最好;Nd的變質效果隨著Nd含量增大而先提高后減弱,在Nd加入量為0.6wt.%時變質效果最好。對Mg-3Al-2.5Si-xRE合金進行T6熱處理。結果表明,合金中的初生Mg_2Si基本無變化,共晶Mg_2Si出現部分球化現象,β-Mg_(17)Al_(12)相以細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。對經過T6處理的Mg-3Al-2.5Si-xRE合金進行硬度測試和常溫拉伸實驗。結果表明,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.%時達到最佳;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.%時達到最好。在Mg-3Al-2.5Si-1.0Ce合金中發(fā)現CeSi_2相,根據錯配度理論對CeSi_2相和Mg_2Si相界面關系進行了分析。結果表明(001)CeSi_2//(100)Mg_2Si界面的錯配度最低可為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相異質形核襯底。
【圖文】：

圖 1.1 汽車鎂合金使用量對比Fig.1.1 Comparison of the use of magnesium alloys in automobil在航空航天上的應用有質量輕、電子屏蔽性能好、防輻射、吸震能力強等眾這種高科技領域使用[15]，在優(yōu)化飛行器的氣動力學性行器的質量。因此，鎂合金被用于制造飛機的起落架、16]。在眾多鎂合金中，Mg-Li 合金因為密度非常小，同較好，在航空航天業(yè)內備受研究者的青睞[17]。20 世紀次在航空航天中得到應用。到了 20 世紀 50 年代，B-稱為“鎂合金使用的奇跡”，每架 B-36 轟炸機用鎂可達鎂合金的產量在逐漸提高，鎂合金的用量甚至超過了戰(zhàn)品主要還是用于汽車工業(yè)。現在鎂合金制備只有大約領域，這比例在歷史上是最低的[19]。鎂合金的應用部位箱和發(fā)動機機匣。隨著鎂合金的技術不斷發(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開發(fā)新型含 Si 耐熱鎂合金時，特別要注意掌握 Si 的添加量。現有的研加入 Si 含量低于共晶點對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 含量會導致合金中生成大塊Mg2Si 相，這將對合金基體產生割裂作用，嚴重影響合金的力學性能。因Mg2Si 相的大小、形態(tài)、數量和分布是提升合金高溫性能的關鍵所在。 Mg2Si 相的細化研究傳統(tǒng)的鑄造工藝條件下，鎂合金中初生 Mg2Si 相容易長成粗大的樹枝晶，共晶 Mg2Si 容易長成粗大的漢字狀，這使得 Mg2Si 在合金中割裂基體裂紋的來源，從而導致合金的抗拉強度和延伸率都比較低。因此，研究織細化改善 Mg2Si 形貌，進而提高合金的力學性能。目前細化鎂合金i 相的方式有兩種，分別是改善鑄造工藝和添加元素變質處理。改善鑄造通過提高冷速、在合金熔煉過程中添加電磁攪拌或者超聲波攪拌等方式
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

【參考文獻】

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1 劉健;王武孝;張莎;張東杰;;熱處理對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;2014年12期

3 姜炳春;唐聯耀;;鎂合金的應用[J];科技經濟市場;2014年10期

4 胡文鑫;楊正華;陳國華;曹永存;;稀土元素對鎂合金組織結構與性能影響的研究進展[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;2014年09期

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

7 胡繼龍;唐昌平;張新明;鄧運來;;稀土元素Nd對過共晶Mg-Si合金中Mg_2Si粒子的變質作用(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Mg-5Sn-1Si合金組織及硬度的影響[J];材料熱處理學報;2013年10期

9 韓富銀;王萍;田林海;梁偉;游家學;鐘茜婷;;等通道轉角擠壓對耐熱鎂合金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Mg-6Al-1Sm鎂合金組織和力學性能的影響[J];鑄造技術;2013年03期

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

3 胡繼龍;高模稀土鎂合金的設計與制備[D];中南大學;2012年

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

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

6 張世軍;鎂及鎂合金晶粒細化研究[D];中南大學;2002年

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本文編號：2705430