發(fā)布時(shí)間：2017-08-03 04:18

  本文關(guān)鍵詞：新型Mg-Li-Al-Si合金制備及組織性能研究

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【摘要】：隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和傳統(tǒng)金屬資源的日益貧化,加之國際大環(huán)境對金屬結(jié)構(gòu)件節(jié)能減排和輕量化的要求越來越強(qiáng)烈,鎂合金作為一種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,它的開發(fā)應(yīng)用成為各國研究的熱點(diǎn)。鎂鋰合金作為迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,以其比較高的比強(qiáng)度、比剛度、優(yōu)良的抗高能粒子穿透能力和抗震性能,易切削加工和易回收等一系列優(yōu)點(diǎn),成為航空航天、兵器工業(yè)、核工業(yè)、汽車、3C和醫(yī)療領(lǐng)域比較理想且具有很大發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)材料。但其絕對強(qiáng)度低、耐蝕性和高溫蠕變性能差等不足使它的應(yīng)用受到了極大的限制。因此,許多研究者希望能通過在鎂鋰合金中添加合金元素或者不同的熱加工工藝來提高合金的綜合性能。本文以研究的相對比較成熟的Mg-9Li-3Al合金為基礎(chǔ),通過對摻法制備了不同Si含量的Mg-9Li-3Al-x Si合金,并利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、拉伸試驗(yàn)機(jī)等對鑄態(tài)合金的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。通過熱壓縮試驗(yàn)研究合金的熱變形行為,制定合理的擠壓工藝。隨后對合金進(jìn)行擠壓試驗(yàn),以探求擠壓變形和熱處理工藝對合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。具體的研究結(jié)果如下:①鑄態(tài)Mg-9Li-3Al合金組織主要α-Mg、β-Li、Mg17Al12和少量的Al Li相組成,添加Si后,合金的組織明顯得到細(xì)化,α-Mg相含量有所降低,Mg17Al12相和Al Li相逐漸被新生硬質(zhì)Mg2Si相取代。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)合金中的Si含量較高時(shí),α-Mg相粗化,且在相界處出現(xiàn)塊狀和漢字狀的Mg2Si相。②對鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示:合金中添加Si后,合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有很大的提高,呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢,合金的延伸率一直降低。當(dāng)合金中的Si含量為0.1%,其強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為182.5MPa和136.8MPa,增幅分別達(dá)59.6%和52.6%,合金的延伸率為12.1%。③通過對鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金的熱力模擬試驗(yàn)結(jié)果研究分析,發(fā)現(xiàn),合金在熱變形過程中,其流變應(yīng)力會隨變形溫度的升高而降低,隨應(yīng)變速率的升高反而降低,且在變形過程中伴有明顯的動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象。結(jié)合相關(guān)的研究,考慮變形溫度和應(yīng)變速率合金性能的影響,本試驗(yàn)將接下來合金的擠壓溫度定為260oC。④對鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金進(jìn)行擠壓試驗(yàn),研究結(jié)果表明:擠壓過后,相對鑄態(tài)合金而言,合金的成分沒有發(fā)生變化,擠壓過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,組織明顯被細(xì)化,α-Mg相被擠碎,沿?cái)D壓方向被擠成長條狀,Mg2Si相也被擠碎,在沿?cái)D壓方向在α-Mg相和β-Li相相界處相對彌散的分布。擠壓態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率都有很大提高。其中,當(dāng)Si含量為0.5%時(shí),合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為244MPa和195MPa,延伸率增長為12.8%。⑤擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金進(jìn)行熱處理后的結(jié)果顯示:合金的組織分布更均勻,350oC熱處理溫度下,抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度分別到達(dá)262Mpa和208.7Mpa,而延伸率也提高到16.64%。
【關(guān)鍵詞】：鎂鋰合金 熱變形 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鎂及鎂合金11-17
• 1.2.1 金屬鎂的性質(zhì)11-12
• 1.2.2 鎂合金的特點(diǎn)12-13
• 1.2.3 鎂合金的主要分類13-15
• 1.2.4 常用的變形鎂合金15
• 1.2.5 鎂合金的強(qiáng)化15-17
• 1.3 鎂鋰合金的研究概況17-21
• 1.3.1 鎂鋰合金的性質(zhì)17-18
• 1.3.2 鎂鋰合金的合金化研究18-20
• 1.3.3 鎂鋰合金的應(yīng)用及發(fā)展前景20-21
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容、意義及主要?jiǎng)?chuàng)新21-23
• 1.4.1 本課題的研究內(nèi)容21
• 1.4.2 本課題的研究意義21-22
• 1.4.3 本課題的主要?jiǎng)?chuàng)新22-23
• 2 合金試樣制備及試驗(yàn)方法23-30
• 2.1 試驗(yàn)工藝流程23-24
• 2.2 合金成分設(shè)計(jì)24-25
• 2.3 合金試樣的制備25-28
• 2.3.1 原材料25-26
• 2.3.2 合金的熔煉26-27
• 2.3.3 熱力模擬試驗(yàn)27
• 2.3.4 合金的均勻化處理27
• 2.3.5 合金的擠壓工藝27
• 2.3.6 擠壓合金的熱處理27-28
• 2.4 合金的力學(xué)性能測試28
• 2.5 合金的組織性能分析28-29
• 2.5.1 合金的實(shí)際成分測定28
• 2.5.2 合金的金相制備及觀察28
• 2.5.3 X-射線衍射分析28-29
• 2.5.4 SEM觀察及EDS分析29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的微觀組織及力學(xué)性能研究30-44
• 3.1 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的實(shí)際成分30
• 3.2 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的微觀組織30-37
• 3.2.1 鑄態(tài)合金的OM、SEM組織形貌分析30-32
• 3.2.2 鑄態(tài)合金的EDS能譜及XRD分析32-35
• 3.2.3 Si對鑄態(tài)合金的組織影響及細(xì)化機(jī)理35-37
• 3.3 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的力學(xué)性能37-40
• 3.3.1 鑄態(tài)合金的力學(xué)性能測試結(jié)果37-38
• 3.3.2 鑄態(tài)合金拉伸斷.的形貌觀察38-40
• 3.3.3 Si鑄態(tài)合金力學(xué)性能影響的分析40
• 3.4 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金熱變形行為研究40-43
• 3.4.1 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金熱壓縮試驗(yàn)41
• 3.4.2 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的微觀組織及力學(xué)性能研究44-53
• 4.1 鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的均勻化處理44-45
• 4.2 擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的微觀組織45-49
• 4.2.1 擠壓態(tài)合金的OM、SEM組織形貌分析45-47
• 4.2.2 擠壓態(tài)態(tài)合金的EDS能譜及XRD分析47-49
• 4.3 擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-x Si合金的力學(xué)性能研究49-51
• 4.3.1 擠壓態(tài)合金的常溫力學(xué)性能測試結(jié)果49-50
• 4.3.2 擠壓合金斷.的形貌觀察50-51
• 4.4 擠壓變形工藝對鑄態(tài)合金組織性能的影響51
• 4.4.1 合金擠壓過程中的組織演變51
• 4.4.2 擠壓變形對合金力學(xué)性能影響的分析51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 5 熱處理對擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金的影響53-57
• 5.1 合金熱處理后的OM、SEM形貌53-55
• 5.2 合金熱處理后的力學(xué)性能測試55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 6 結(jié)論與展望57-59
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 附錄64

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