本文關鍵詞：深冷處理對Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金顯微組織與力學性能的影響

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【摘要】：世界稀土資源非常豐富,其中,中國是稀土資源儲存量最大的國家。稀土元素是鎂合金常用的合金化元素,不僅用于耐熱鎂合金材料中,還用于耐高溫鎂合金、高強鎂合金材料中。稀土鎂合金應用范圍從鎂合金初期的航空航天事業(yè)和軍事領域中,擴展到導彈、汽車、電子通信等領域。稀土元素對鎂合金的力學性能、耐蝕抗氧化性能、摩擦性能及疲勞性能等的提高有著極大的促進作用。深冷處理同樣被驗證對鋼鐵耐蝕抗氧化性能、耐磨性等均有顯著的提高,未來必將作為材料研究的重要方向而受到國內外材料研究學者的青睞。但是鎂合金深冷處理的機理研究國內外鮮有相關報道。因此,本文對深冷處理采用不同的工藝參數(深冷時間、深冷溫度),主要研究了Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金在經過不同時間的深冷處理(-180℃)和該合金經過不同溫度的深冷處理(1 h)后其顯微組織和力學性能的變化。另外分析了尺寸效應對深冷處理Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金纖維組織和力學性能的影響。深冷處理能促進Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中準晶相I相的析出。原始擠壓態(tài)的Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金由Mg相和W相組成。深冷處理后合金中第二相顆粒的體積分數隨著深冷時間的延長而增加,深冷處理1 h后,合金中產生準晶相I相。3 h時,第二相顆粒的體積分數達到最大值31.5%。而后隨著時間的增加,析出速率逐漸變慢,第二相析出量反而減少。當深冷時間達到24 h后,合金中第二相體積分數和原始擠壓態(tài)合金的第二相體積分數相差不大。而隨著深冷時間的增加,I相的含量和成分發(fā)生的變化可能導致深冷時間對Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的硬度、塑性和強度作用甚微。此外,對不同時間深冷處理的Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金進行EBSD分析,其結果表明,長時間的深冷處理有助于減少Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中的孿晶。原始擠壓態(tài)Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中孿晶數為75%。深冷處理后的Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中的孿晶明顯得到減少。深冷處理1 h后,合金中孿晶百分數從原始擠壓態(tài)時的75%下降到63%。3 h深冷處理后,孿晶百分數繼續(xù)下降到54%。隨著深冷時間的增加,孿晶不斷減少。當深冷處理的時間達到24 h時,孿晶百分數降到23.3%,比原始擠壓態(tài)合金的孿晶少51.7%。因此,Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中的孿晶隨著深冷處理時間的增加逐漸消失。對比經過不同溫度的深冷處理Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的顯微組織和力學性能,結果表明合金中第二相的體積分數隨著深冷溫度的降低而少量增多。深冷處理后Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金中產生的準晶相I相有利于提高合金的硬度。深冷溫度對Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的顯微硬度有明顯影響。深冷溫度越低Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的顯微硬度越高。超低溫使合金中產生更多的I相。因為準晶相I相一般都具有比較好的熱穩(wěn)定性,能夠牢固地附著在基體上,這也是I相能成為有效的增強相的主要原因。對0.5 mm、1 mm和3 mm三種不同厚度的Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金進行深冷處理后,分析在深冷處理過程中尺寸效應對合金的影響,結果表明,尺寸效應對深冷處理的鎂合金顯微組織影響不大。深冷處理后,0.5 mm和1 mm厚度的合金芯部和表面的顯微硬度都有明顯提高,但是材料為3 mm時,無論是表面還是中心,硬度沒有明顯的變化。而深冷處理前后Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的厚度為3 mm的顯微硬度明顯比0.5 mm和1 mm厚度的合金顯微硬度要低,因為深冷處理促進合金組織中大尺寸的粗晶動態(tài)再結晶生成大量較細小的亞晶和這些再結晶再次長大。尺寸效應對深冷處理的Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的塑性和強度有一定影響,但是變化不大。
【關鍵詞】：稀土鎂合金 深冷處理 尺寸效應 顯微組織 力學性能
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG156.91
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 鎂及鎂合金概述10-14
• 1.1.1 鎂的基本特性10-11
• 1.1.2 鎂合金的特點11-13
• 1.1.3 變形鎂合金13-14
• 1.2 稀土元素在變形鎂合金中的應用14-16
• 1.3 深冷處理技術16-19
• 1.3.1 深冷處理概述16-17
• 1.3.2 深冷處理在合金領域的應用研究17-19
• 1.3.3 鎂合金的深冷處理19
• 1.4 選題意義及研究內容19-22
• 1.4.1 選題意義19-20
• 1.4.2 研究內容20-22
• 第2章 實驗方案及研究方法22-28
• 2.1 工藝路線22-23
• 2.2 材料制備23-24
• 2.2.1 鑄造熔煉23
• 2.2.2 擠壓成型23
• 2.2.3 深冷工藝23-24
• 2.3 組織觀察24-27
• 2.3.1 金相24
• 2.3.2 XRD測試24-25
• 2.3.3 SEM觀察25
• 2.3.4 電子背散射衍射25-27
• 2.4 力學性能檢測27-28
• 2.4.1 硬度測試27
• 2.4.2 拉伸試驗27-28
• 第3章 深冷時間對Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金顯微組織和力學性能的影響28-41
• 3.1 顯微組織28-36
• 3.1.1 金相組織28-31
• 3.1.2 XRD分析31-33
• 3.1.3 SEM分析33-36
• 3.2 力學性能36-38
• 3.2.1 顯微硬度36
• 3.2.2 拉伸性能36-38
• 3.3 本章小結與討論38-41
• 第4章 深冷處理前后鎂合金的相變與織構演變41-51
• 4.1 EBSD取向成像分析41-44
• 4.2 差取向角分析44-46
• 4.3 晶粒尺寸分布情況46-48
• 4.4 極圖分析48-49
• 4.5 本章小結與討論49-51
• 第5章 深冷溫度對Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金顯微組織和力學性能的影響51-61
• 5.1 顯微組織51-57
• 5.1.1 金相組織51-53
• 5.1.2 XRD分析53-54
• 5.1.3 SEM分析54-57
• 5.2 力學性能57-58
• 5.3 本章小結與討論58-61
• 第6章 尺寸效應對深冷處理Mg-3.5Zn-0.6Gd鎂合金的顯微組織和力學性能的影響61-70
• 6.1 顯微組織61-64
• 6.1.1 金相組織61-63
• 6.1.2 XRD分析63-64
• 6.2 力學性能64-67
• 6.2.1 硬度測試64-65
• 6.2.2 拉伸性能65-67
• 6.3 本章小結與討論67-70
• 第7章 結論與展望70-73
• 7.1 主要結論70-71
• 7.2 展望71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻75-80
• 攻讀學位期間的研究成果80

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本文編號：682016