本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn-Y系與Mg-Al-Zn系鎂合金半固態(tài)制備研究

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【摘要】：半固態(tài)成型是高效、節(jié)能的材料加工前沿技術(shù),結(jié)合了液態(tài)和固態(tài)合金成型的有利條件,且兼具有低成本、高性能和對模具熱沖擊小等諸多優(yōu)點,廣泛適用于鎂合金零部件的制備和開發(fā),已成為近年來鎂合金加工技術(shù)研究的熱點之一。本文以擠壓Mg-2Zn-xY (X=0.5、1、2at.%)合金與擠壓Mg-8A1-0.7Zn鎂合金進(jìn)行了等溫處理法制備鎂合金半固態(tài)坯料,研究了其在不同半固態(tài)等溫溫度和等溫時間下的微觀組織演變規(guī)律。同時,進(jìn)行了擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Y與Mg-8A1-0.7Zn鎂合金電磁感應(yīng)加熱法制備半固態(tài)坯料的研究,觀察了不同加熱溫度與時間條件下的微觀組織演變規(guī)律。研究主要結(jié)果如下：擠壓Mg-2Zn-0.5Y合金的物相組成為a-Mg相、Mg3Zn3Y2 (W-Phase)和準(zhǔn)晶相Mg3Zn6Y (I-Phase);擠壓Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金的物相組成均為a-Mg相和Mg3Zn3Y2。三種Mg-2Zn-xY合金中,擠壓Mg-2Zn-1Y合金中a-Mg相基體晶粒尺寸最小。用等溫處理法制備擠壓Mg-2Zn-xY合金半固態(tài)坯料,當(dāng)?shù)葴貢r間為10min時,隨著等溫溫度的升高,α-Mg固相晶粒逐漸球化,并趨于分離,原晶界處的液相和晶內(nèi)液池體積分?jǐn)?shù)均明顯增加；在580℃,隨等溫時間延長(≤30min),Mg-2Zn-0.5Y合金微觀組織演變以固相球圓整化和長大(即Ostwald熟化機(jī)制)為主,而Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金微觀組織演變過程中Ostwald熟化和固相球熔化機(jī)制同時發(fā)揮作用。用電磁感應(yīng)加熱法快速制備擠壓Mg-2Zn-xY合金半固態(tài)坯料,所得的半固態(tài)組織均勻、細(xì)小且固相球圓整,耗能低需時短。隨著加熱時間的延長,固相顆粒合并長大機(jī)制與熔化機(jī)制共同起主導(dǎo)作用。鑄態(tài)Mg-8Al-0.7Zn的組織為粗大的樹枝晶,由α-Mg相基體與沿晶界分布的不連續(xù)網(wǎng)狀的β-Mg17A112相組成；擠壓態(tài)Mg-8A1-0.7Zn鎂合金的物相組成為單一a-Mg相,且為均勻細(xì)小的等軸晶粒,平均尺寸為18μm。以此樣品為原料,采用等溫處理法制備半固態(tài)坯料,在相似的處理條件下得到的固相球組織較粗大,耗時較長。采用電磁感應(yīng)加熱法快速制備半固態(tài)坯料,得到了組織細(xì)小、均勻且固相球圓整的半固態(tài)組織。在電磁感應(yīng)加熱半固態(tài)處理過程中,液相出現(xiàn)前先發(fā)生晶粒合并長大,而后形成液相包圍α-Mg固相顆粒的半固態(tài)組織,同時a-Mg固相顆粒內(nèi)部也有小液池出現(xiàn)。通過觀察不同方法制備半固態(tài)后的微觀組織,電磁感應(yīng)加熱法制備鎂合金半固態(tài)坯料具有固相球顆粒晶粒細(xì)小圓整、分布均勻的特點,且耗能低、耗時短。而等溫處理法制備鎂合金半固態(tài)坯料的方法,雖然獲得固相球更為圓整,但是固相球的晶粒尺寸相比擠壓態(tài)原始晶粒尺寸發(fā)生了嚴(yán)重的長大,成型后的力學(xué)性能必然受到影響。此外,本文還探究了大過熱法以及多級加熱法制備鎂合金半固態(tài)坯料,大過熱法雖然加熱時間短,且獲得固相球晶粒尺寸細(xì)小,但是由于溫度過高,溫度梯度大,容易燃燒,且內(nèi)外組織不夠均勻,所以難以工業(yè)實現(xiàn)。多級加熱法綜合了等溫處理法以及電磁感應(yīng)加熱法的優(yōu)勢,獲得固相球顆粒細(xì)小、均勻且圓整,且耗能低耗時短,具有較好的工業(yè)推廣價值。
【關(guān)鍵詞】：Mg-2Zn-xY Mg-8Al-0.7Zn 半固態(tài) 等溫處理 電磁感應(yīng)加熱 微觀組織
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG379
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 半固態(tài)成型技術(shù)概括13-17
• 1.1.1 半固態(tài)合金成型技術(shù)及成型機(jī)理13-14
• 1.1.2 半固態(tài)合金的成型工藝14
• 1.1.3 半固態(tài)坯料的制備方法14-17
• 1.2 鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)的研究17-19
• 1.2.1 鎂合金的概況17-18
• 1.2.2 鎂合金半固態(tài)成型的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 課題研究意義19-21
• 第2章 實驗材料與方法21-25
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗方法21-23
• 2.2.1 等溫處理法制備擠壓Mg-2Zn-xY合金半固態(tài)坯料的實驗21-22
• 2.2.2 電磁感應(yīng)加熱法制備擠壓Mg-2Zn-0.5Y合金半固態(tài)坯料的實驗22
• 2.2.3 等溫處理法制備擠壓Mg-8Al-0.7Zn合金半固態(tài)坯料的實驗22-23
• 2.2.4 電磁感應(yīng)加熱法制備擠壓Mg-8Al-0.7Zn合金半固態(tài)坯料的實驗23
• 2.3 實驗儀器23-25
• 第3章 等溫處理法與電磁感應(yīng)加熱法制備Mg-2Zn-xY合金半固態(tài)坯料的研究25-47
• 3.1 引言25
• 3.2 Mg-2Zn-xY合金微觀組織25-28
• 3.2.1 鑄態(tài)Mg-2Zn-xY合金微觀組織與物相分析25-27
• 3.2.2 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xY合金微觀組織與物相分析27-28
• 3.3 擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)等溫處理過程中的組織演變(液相出現(xiàn)前)28-30
• 3.4 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xY鎂合金半固態(tài)等溫處理過程中的組織演變(液相出現(xiàn)后)30-41
• 3.4.1 擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)等溫處理過程中的組織演變30-33
• 3.4.2 擠壓態(tài)Mg-2Zn-1Y鎂合金半固態(tài)等溫處理過程中的組織演變33-35
• 3.4.3 擠壓態(tài)Mg-2Zn-2Y鎂合金半固態(tài)等溫處理過程中的組織演變35-38
• 3.4.4 半固態(tài)等溫溫度對Mg-2Zn-xY合金微觀組織的影響38-40
• 3.4.5 半固態(tài)等溫時間對Mg-2Zn-xY合金微觀組織的影響40-41
• 3.5 擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)電磁感應(yīng)加熱處理過程中的組織演變41-42
• 3.6 電磁感應(yīng)加熱法與等溫處理法制備Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)坯料晶粒尺寸與固相率分析42-46
• 本章小結(jié)46-47
• 第4章 等溫處理法與電磁感應(yīng)加熱法制備Mg-8Al-0.7Zn鎂合金半固態(tài)坯料的研究47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 鑄態(tài)與擠壓態(tài)Mg-8Al-0.7Zn鎂合金微觀組織48-49
• 4.3 半固態(tài)等溫處理Mg-8Al-0.7Zn鎂合金微觀組織演變49-52
• 4.3.1 半固態(tài)等溫溫度對Mg-8Al-0.7Zn鎂合金微觀組織的影響49-50
• 4.3.2 半固態(tài)等溫時間對Mg-8Al-0.7Zn鎂合金微觀組織的影響50-52
• 4.4 半固態(tài)電磁感應(yīng)加熱處理Mg-8Al-0.7Zn鎂合金微觀組織演變52-56
• 4.4.1 電磁感應(yīng)加熱Mg-8Al-0.7Zn鎂合金半固態(tài)處理水淬冷卻后的微觀組織52-55
• 4.4.2 電磁感應(yīng)加熱Mg-8Al-0.7Zn鎂合金半固態(tài)處理液氮冷卻后的微觀組織55-56
• 4.5 電磁感應(yīng)加熱法與等溫處理法制備Mg-8Al-0.7Zn鎂合金半固態(tài)坯料晶粒尺寸與固相率分析56-57
• 4.6 Mg-Zn-Y系與Mg-Al-Zn系鎂合金半固態(tài)制備的對比57-58
• 本章小結(jié)58-59
• 第5章 其他方法制備Mg-2Zn-0.5Y半固態(tài)坯料的探究59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 大過熱法制備Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)坯料的研究59-65
• 5.2.1 Mg-2Zn-0.5Y鎂合金在610℃等溫處理不同時間的微觀組織演變59-60
• 5.2.2 Mg-2Zn-0.5Y鎂合金在710℃等溫處理不同時間的微觀組織演變60-61
• 5.2.3 Mg-2Zn-0.5Y鎂合金在810℃等溫處理不同時間的微觀組織演變61-62
• 5.2.4 Mg-2Zn-0.5Y鎂合金在910℃等溫處理不同時間的微觀組織演變62-65
• 5.3 多級加熱法制備擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Y鎂合金半固態(tài)坯料的研究65-68
• 5.3.1 一級加熱溫度以及加熱時間工藝的研究65-66
• 5.3.2 二級加熱溫度以及加熱時間工藝的研究66-68
• 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

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本文編號：649993