發(fā)布時(shí)間：2017-08-06 04:11

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合場處理對(duì)長周期結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg-Y-Cu合金凝固組織及力學(xué)性能的影響

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【摘要】：長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)作為鎂合金中一種新的增強(qiáng)相,其在增強(qiáng)鎂合金的室溫和高溫力學(xué)性能等方面具有顯著的效果。鑄態(tài)長周期結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的鎂合金由于其粗大的晶粒和長周期結(jié)構(gòu)的不均勻分布導(dǎo)致其力學(xué)性能較差。凝固組織的改善對(duì)于提高鎂合金力學(xué)性能起著重要的作用。外場凝固處理法因其對(duì)合金液無污染及易于處理等特點(diǎn),引起了人們的廣泛關(guān)注。單一的物理場已經(jīng)不能滿足凝固技術(shù)的需要,為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬熔體的控制,出現(xiàn)了一種新的凝固處理技術(shù)即復(fù)合場處理技術(shù)。本文以長周期結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg97Y2Cu1合金為研究對(duì)象,采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)以及X射線衍射儀(XRD)等,研究了超聲處理、機(jī)械振動(dòng)處理、超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理、超聲-脈沖磁場復(fù)合處理及機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合處理對(duì)Mg97Y2Cu1合金凝固組織和力學(xué)性能的影響,并討論了相關(guān)作用機(jī)理,主要研究結(jié)果如下:1)在超聲,機(jī)械振動(dòng),超聲-機(jī)械振動(dòng),超聲-脈沖磁場及機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場五種工藝作用下,Mg97Y2Cu1合金的凝固組織及力學(xué)性能均得到了改善;合金的初生相顯著細(xì)化,其形態(tài)由發(fā)達(dá)的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶或薔薇狀晶體,其第二相分布變得均勻;超聲-脈沖磁場或機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合處理對(duì)合金的凝固組織及力學(xué)性能的改善效果好于單一的物理場處理;Mg97Y2Cu1合金力學(xué)性能的變化規(guī)律與其凝固組織的變化規(guī)律基本一致。2)當(dāng)超聲功率在0~900W范圍內(nèi)或處理時(shí)間在30~120s范圍內(nèi),隨著超聲功率或處理時(shí)間的增加,合金的凝固組織先細(xì)化后粗化,轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為700W和60s;在660~720℃范圍內(nèi),隨著超聲施振溫度的增加,合金的凝固組織逐漸細(xì)化。在0~300V范圍內(nèi),隨著機(jī)械振動(dòng)振幅電壓的增加,合金的初生相逐漸細(xì)化和退化;在機(jī)械振動(dòng)的作用下,在660~750℃范圍內(nèi),隨著澆注溫度的增加,合金的晶粒尺寸先降低后有所增加,轉(zhuǎn)折點(diǎn)為720℃;在20~600℃范圍內(nèi),隨著模具預(yù)熱溫度的增加,合金的晶粒尺寸先升高后有所降低,轉(zhuǎn)折點(diǎn)為400℃。當(dāng)超聲功率為700W,處理時(shí)間為60s時(shí),超聲作用下合金的綜合性能最好,其抗拉強(qiáng)度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了23.8%和105%;當(dāng)機(jī)械振動(dòng)的振幅電壓為300V時(shí),機(jī)械振動(dòng)作用下合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率較常規(guī)鑄造條件分別提高了84.5%和158%。3)經(jīng)超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理后,合金元素Y和Cu在晶內(nèi)的含量增加;當(dāng)施振溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi),隨著施振溫度或模具溫度的提高,超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理后合金的凝固組織先細(xì)化后粗化,轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為720℃和200℃;當(dāng)施振溫度為720℃,模具預(yù)熱溫度為200℃時(shí),超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理作用下合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率最高,分別為172 MPa和8.8%。4)當(dāng)施振溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi),隨著施振溫度或模具溫度的提高,超聲-脈沖磁場復(fù)合處理后合金的凝固組織先細(xì)化后粗化,轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為720℃和200℃;在超聲-脈沖磁場復(fù)合處理?xiàng)l件下,合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了30.1%和119.6%;Mg97Y2Cu1合金表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。5)在機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合作用下,當(dāng)放電電壓在0~400V范圍內(nèi)或放電頻率在0~10Hz范圍內(nèi),隨著放電電壓或放電頻率的增加,合金的晶粒尺寸逐漸減小;當(dāng)澆注溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi),隨著澆注溫度或模具溫度的提高,復(fù)合處理后合金的凝固組織先粗化后細(xì)化,轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為690℃和400℃;在機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合處理?xiàng)l件下,合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了23%和117.4%。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合場處理 長周期結(jié)構(gòu) Mg97Y2Cu1合金 凝固組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 鎂合金概述11-12
• 1.1.1 鎂合金的特征11
• 1.1.2 鎂合金的應(yīng)用11-12
• 1.2 長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的鎂合金12-13
• 1.3 鎂合金的晶粒細(xì)化方法13-14
• 1.3.1 熔體過熱法13
• 1.3.2 溶劑處理法13-14
• 1.3.3 合金元素添加法14
• 1.3.4 外場處理法14
• 1.3.5 其它方法14
• 1.4 脈沖磁場對(duì)金屬凝固組織的影響14-16
• 1.4.1 脈沖磁場下金屬凝固組織的細(xì)化機(jī)制15
• 1.4.2 脈沖磁場作用下細(xì)化金屬凝固組織的實(shí)驗(yàn)研究15-16
• 1.5 機(jī)械振動(dòng)對(duì)金屬凝固組織的影響16-18
• 1.5.1 機(jī)械振動(dòng)下金屬凝固組織的細(xì)化機(jī)制17
• 1.5.2 機(jī)械振動(dòng)作用下細(xì)化金屬凝固組織的實(shí)驗(yàn)研究17-18
• 1.6 超聲處理對(duì)金屬凝固組織的影響18-20
• 1.6.1 超聲處理影響金屬凝固組織的機(jī)制18-19
• 1.6.2 超聲波作用下細(xì)化金屬凝固組織的實(shí)驗(yàn)研究19-20
• 1.7 復(fù)合場對(duì)金屬凝固組織的影響20
• 1.8 本論文選題的目的和意義20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方案與方法22-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-25
• 2.2.1 熔煉裝置22
• 2.2.2 超聲波處理裝置22-23
• 2.2.3 機(jī)械振動(dòng)處理裝置23
• 2.2.4 脈沖磁場處理裝置23-24
• 2.2.5 超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理裝置24
• 2.2.6 超聲-脈沖磁場復(fù)合處理實(shí)驗(yàn)裝置24
• 2.2.7 機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合處理裝置24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)總體流程與研究方案25-29
• 2.3.1 合金的熔煉及凝固處理25-26
• 2.3.2 總體流程26
• 2.3.3 研究方案26-29
• 2.4 測試方法29-31
• 2.4.1 組織觀察29
• 2.4.2 EDS分析29
• 2.4.3 X射線衍射分析29
• 2.4.4 合金拉伸性能測試及斷.分析29-31
• 第3章 超聲和機(jī)械振動(dòng)對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織和力學(xué)性能的影響31-50
• 3.1 超聲處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織及力學(xué)性能的影響31-41
• 3.1.1 合金第二相成分的確定31-32
• 3.1.2 合金的凝固組織32-39
• 3.1.3 合金的力學(xué)性能39-41
• 3.2 機(jī)械振動(dòng)對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織及力學(xué)性能的影響41-49
• 3.2.1 合金的相組成41
• 3.2.2 合金的凝固組織41-47
• 3.2.3 合金的力學(xué)性能47-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第4章 超聲-機(jī)械振動(dòng)復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織和力學(xué)性能的影響50-60
• 4.1 復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織的影響50-57
• 4.1.1 合金第二相成分的確定50
• 4.1.2 合金典型的凝固組織50-53
• 4.1.3 不同施振溫度下合金的凝固組織53-55
• 4.1.4 不同模具預(yù)熱溫度下合金的凝固組織55-57
• 4.2 復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金力學(xué)性能的影響57-59
• 4.2.1 合金典型的力學(xué)性能57-58
• 4.2.2 不同施振溫度下合金的力學(xué)性能58
• 4.2.3 不同模具預(yù)熱溫度下合金的力學(xué)性能58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 超聲-脈沖磁場復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織和力學(xué)性能的影響60-71
• 5.1 復(fù)合處理對(duì)合金凝固組織的影響60-66
• 5.1.1 合金第二相成分的確定60
• 5.1.2 不同工藝下合金的凝固組織60-63
• 5.1.3 不同施振溫度下合金的凝固組織63-64
• 5.1.4 不同模具預(yù)熱溫度下合金的凝固組織64-66
• 5.2 復(fù)合處理對(duì)合金力學(xué)性能的影響66-69
• 5.2.1 不同工藝下合金的力學(xué)性能66-67
• 5.2.2 不同施振溫度下合金的力學(xué)性能67-69
• 5.2.3 不同模具預(yù)熱溫度下合金的力學(xué)性能69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 第6章 機(jī)械振動(dòng)-脈沖磁場復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織和力學(xué)性能的影響71-84
• 6.1 復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金凝固組織的影響71-80
• 6.1.1 合金第二相成分的確定71
• 6.1.2 不同工藝下合金的凝固組織71-75
• 6.1.3 不同放電電壓下合金的凝固組織75-76
• 6.1.4 不同放電頻率下合金的凝固組織76-77
• 6.1.5 不同澆注溫度下合金的凝固組織77-79
• 6.1.6 不同模具預(yù)熱溫度下合金的凝固組織79-80
• 6.2 復(fù)合處理對(duì)Mg-Y-Cu合金力學(xué)性能的影響80-83
• 6.2.1 不同工藝下合金的拉伸力學(xué)性能80-81
• 6.2.2 不同工藝參數(shù)下合金的拉伸力學(xué)性能81-83
• 6.3 本章小結(jié)83-84
• 第七章 結(jié)論與展望84-86
• 7.1 結(jié)論84-85
• 7.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 潘迪;樊自田;趙忠;唐波;成平;;機(jī)械振動(dòng)對(duì)ZL101消失模鑄造組織及性能的影響[J];特種鑄造及有色合金;2009年03期

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本文編號(hào)：628298