發(fā)布時(shí)間：2017-09-15 00:19

  本文關(guān)鍵詞：凝固速度和熱處理對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金組織演變的影響

  更多相關(guān)文章： Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶 形成機(jī)制 凝固速度 凝固特性 熱處理

【摘要】：自上世紀(jì)八十年代準(zhǔn)晶首次在Al-Mn體系中被發(fā)現(xiàn)以來,就成為材料科學(xué)研究領(lǐng)域的新寵,受到了材料研究工作者的極大關(guān)注。經(jīng)過幾十年的不懈努力,諸多其它體系的準(zhǔn)晶繼而被一一發(fā)現(xiàn)。鎂系準(zhǔn)晶因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)類型成為材料界近年來研究的一大熱點(diǎn)。鎂系準(zhǔn)晶具有高硬度、低表面能、耐熱性和耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn),而且能與鎂基體產(chǎn)生較強(qiáng)的界面結(jié)合力,所以被廣泛用作鎂合金的強(qiáng)化相。Mg-Zn-Nd二十面體球形準(zhǔn)晶作為一種新型的鎂系準(zhǔn)晶,它的發(fā)現(xiàn)為準(zhǔn)晶增強(qiáng)的高性能鎂合金的開發(fā)和研究開辟了一條新的思路。Mg-Zn-Nd二十面體球形準(zhǔn)晶屬熱力學(xué)較穩(wěn)定的三維準(zhǔn)晶,目前對于它的詳細(xì)報(bào)道很少,各方面的研究仍處于起步階段,尤其是不同的凝固速度和不同的熱處理工藝制度對Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶組織演變的影響規(guī)律缺乏系統(tǒng)的研究。因此,本文以Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶的制備入手,從凝固速度和熱處理兩個(gè)方面對Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶組織演變規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的探究,這對于二十面體球形準(zhǔn)晶的理論和應(yīng)用都具有十分重要的意義。本文分別通過普通鑄造凝固和快速凝固技術(shù)制備Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金并對其進(jìn)行熱處理。采用X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)、差熱分析(DSC)、透射電鏡(TEM)等測試手段,綜合分析不同成分合金的微觀組織;探討Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金中球形準(zhǔn)晶相的形成機(jī)制;討論不同凝固條件和凝固速度對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的微觀組織、凝固路徑、凝固特性,以及對球形準(zhǔn)晶相的微觀形貌、數(shù)量和成分的影響;研究不同的熱處理制度對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的微觀組織和相轉(zhuǎn)變的影響,以及對球形準(zhǔn)晶相的形貌、成分的影響,進(jìn)一步探究Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶的熱力學(xué)穩(wěn)定性。結(jié)果表明:Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶能夠通過普通鑄造凝固和快速凝固等方法獲得。不同的凝固速度下,準(zhǔn)晶I相均可直接從過冷熔體中析出。通過普通鑄造凝固制備的合金中,Nd元素的含量和Mg/Zn的原子比值對合金的微觀組織有較大影響。當(dāng)合金中Mg/Zn的原子比值保持在2.5~2.6之間,Nd的原子百分含量為1.2%時(shí),合金微觀組織中的球形準(zhǔn)晶相數(shù)量最多且均勻的分布在Mg7Zn3基體相中,合金中不含有其它的相。二十面體球形準(zhǔn)晶相的形成同樣遵循形核和長大的規(guī)律,最終形貌是在形成過程中受到Nd元素的吸附作用,生長界面形式和界面穩(wěn)定性等因素共同作用的結(jié)果。通過普通鑄造方法制備的不同凝固條件的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金塊體,其微觀組織、凝固特性以及組織中準(zhǔn)晶I相的微觀形貌都有所不同。在此實(shí)驗(yàn)中,合金的澆注模具不同其凝固速度也不同。銅模的凝固速度最大,其合金中所含的球形準(zhǔn)晶數(shù)量最多、尺寸最小、圓整度最高;隨著澆注模具的不同,凝固速度減小,合金中球形準(zhǔn)晶相的數(shù)量減少、尺寸增大、微觀形態(tài)開始發(fā)生變異。通過快速凝固方法制備的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金薄帶,隨著轉(zhuǎn)速的提高,凝固速度的增大,合金組織中單位面積所含準(zhǔn)晶相數(shù)量不斷增多,尺寸逐漸減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速大于等于800轉(zhuǎn)/分時(shí),組織中的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶顆粒形成了大量的微晶。Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金在300℃條件下經(jīng)50h熱處理后,球形I相都能穩(wěn)定存在并未發(fā)生變化,且鑄態(tài)合金中的Mg7Zn3基體相分解成MgZn相和α-Mg相的混合組織,其中還有少量的MgZn2相存在。說明球形I相在300℃時(shí)有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性,不會(huì)發(fā)生分解或熔化。而Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金在350℃條件下經(jīng)30 h熱處理后,合金組織發(fā)生明顯變化,球形I相發(fā)生熔解現(xiàn)象,有的形態(tài)很不完整,有的已經(jīng)熔解殆盡。350℃-30h熱處理后合金組織中的其它相也是MgZn相和黑色的α-Mg相的混合組織,同時(shí)存在少量的MgZn2相。說明球形I相在350℃時(shí)熱力學(xué)不穩(wěn)定,不能穩(wěn)定的存在。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Nd球形準(zhǔn)晶 形成機(jī)制 凝固速度 凝固特性 熱處理
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22;TG166.4
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 鎂及鎂合金12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 鎂合金的特點(diǎn)13-14
• 1.1.3 鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制14-15
• 1.2 準(zhǔn)晶15-18
• 1.2.1 準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)15
• 1.2.2 準(zhǔn)晶材料的制備方法15-16
• 1.2.3 準(zhǔn)晶的性能特點(diǎn)16-17
• 1.2.4 準(zhǔn)晶的應(yīng)用17-18
• 1.3 鎂系準(zhǔn)晶18-20
• 1.3.1 鎂系準(zhǔn)晶的分類、結(jié)構(gòu)及特征18-20
• 1.3.2 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金20
• 1.4 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶與合金熔體凝固20-21
• 1.5 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶與快速凝固形核理論21-23
• 1.6 研究內(nèi)容與意義23-26
• 1.6.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.6.2 研究意義24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與研究方法26-32
• 2.1 試驗(yàn)工藝流程26-27
• 2.2 試驗(yàn)原料及設(shè)備27
• 2.3 試驗(yàn)過程27-29
• 2.4 分析和性能測試方法29-32
• 第三章 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的微觀組織分析32-52
• 3.1 合金成分設(shè)計(jì)32-33
• 3.2 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的鑄態(tài)顯微組織33-45
• 3.2.1 不同Nd含量對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織變化的影響33-34
• 3.2.2 不同Mg/Zn原子比對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織變化的影響34-36
• 3.2.3 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金中主要相的分析36-45
• 3.3 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的結(jié)構(gòu)分析45-46
• 3.4 球形準(zhǔn)晶相的形成機(jī)制46-51
• 3.4.1 影響球形準(zhǔn)晶最終生長形貌的因素46-50
• 3.4.2 球形Mg-Zn-Nd二十面體準(zhǔn)晶的形核50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的凝固行為與熱穩(wěn)定性52-74
• 4.1 引言52
• 4.2 普通鑄造凝固的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織與凝固特性的研究52-60
• 4.2.1 不同凝固條件的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織分析52-57
• 4.2.2 不同凝固條件的Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金凝固特性分析57-60
• 4.3 快速凝固Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織與凝固特性的研究60-67
• 4.3.1 快速凝固Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金微觀組織分析61-65
• 4.3.2 快速凝固Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金凝固特性分析65-67
• 4.4 熱處理對Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金的影響67-71
• 4.4.1 Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金熱處理工藝參數(shù)67-68
• 4.4.2 鑄態(tài)Mg-Zn-Nd準(zhǔn)晶合金熱處理后的微觀組織68-71
• 4.5 本章小結(jié)71-74
• 第五章 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 致謝84-86
• 附錄86

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 儲雙杰,吳人潔;凝固速度對金屬基復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響[J];稀有金屬;1997年01期

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本文編號：853198