本文關(guān)鍵詞：稀土變質(zhì)和超聲處理對過共晶Mg-Si合金組織與性能的影響

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【摘要】：論文以過共晶Mg-3.2Si合金為研究對象,采用不同配比的兩種稀土(Er和Ce、Er和Gd)復(fù)合變質(zhì)Mg-3.2Si母合金。探究了復(fù)合稀土變質(zhì)對過共晶Mg-3.2Si合金組織與性能的影響規(guī)律,并探討了變質(zhì)機(jī)理。其次,對獲得的最佳變質(zhì)效果合金進(jìn)行超聲處理,進(jìn)一步細(xì)化了過共晶Mg-3.2Si合金中的Mg2Si相,探究了超聲處理對過共晶Mg-3.2Si合金中初生Mg2Si相和共晶Mg2Si相形貌與尺寸的變化規(guī)律,并探討了超聲處理對過共晶Mg-3.2Si合金顯微組織和力學(xué)性能的影響機(jī)制。在過共晶Mg-3.2Si合金中添加復(fù)合稀土(Er和Ce)變質(zhì),得出結(jié)論:單獨(dú)添加稀土Er,能有效地抑制凝固過程中初生Mg2Si相的生長。當(dāng)稀土Er的添加量為0.6wt.%Er時,初生Mg2Si相的平均尺寸從150μm減小到40μm,其形態(tài)從粗大的樹枝狀變?yōu)椴灰?guī)則多面體形狀,細(xì)化效果較佳。在最佳0.6wt.%Er變質(zhì)基礎(chǔ)上,添加1.0wt.%Ce時,可獲得5~10μm大小的多面體或球狀初生Mg2Si相,變質(zhì)效果最佳。但是稀土(Er或Ce)添加過量,稀土對初生Mg2Si相均會產(chǎn)生過變質(zhì)現(xiàn)象。并且,復(fù)合變質(zhì)對過共晶Mg-3.2Si合金的抗拉強(qiáng)度與伸長率的影響也十分明顯,當(dāng)復(fù)合添加0.6wt.%Er和1.0wt.%Ce時,合金試樣的抗拉強(qiáng)度σb與伸長率δ分別提升到127MPa和3.7%最大值。在過共晶Mg-3.2Si合金中添加復(fù)合稀土(Er和Gd)變質(zhì),得出結(jié)論:在最佳稀土0.6wt.%Er變質(zhì)基礎(chǔ)上,繼續(xù)添加稀土Gd,可以有效抑制凝固過程中初生Mg2Si相的各向異性生長。當(dāng)復(fù)合添加0.6wt.%Er和0.6wt.%Gd時,可獲得10~25μm大小的多面體狀初生Mg2Si相。但是,當(dāng)稀土Gd繼續(xù)增加,會產(chǎn)生過變質(zhì)現(xiàn)象。并且,復(fù)合稀土(Er與Gd)對過共晶Mg-3.2Si合金的抗拉強(qiáng)度與伸長率的影響十分明顯,當(dāng)復(fù)合加入0.6wt.%Er和0.6wt.%Gd時,合金試樣的抗拉強(qiáng)度σb與伸長率δ分別達(dá)到112 MPa和3.2%最大值。將最佳變質(zhì)(Mg-3.2Si+0.6Er+1.0Ce)合金進(jìn)行超聲處理,得出結(jié)論:超聲處理可以有效改變初生Mg2Si相的形狀和尺寸,當(dāng)作用功率超過900w時,可獲得顆粒狀的初生Mg2Si相,細(xì)化效果最佳。超聲處理也可以有效改變共晶Mg2Si相的形狀和尺寸,當(dāng)作用功率達(dá)到1200w時,可獲得小于10μm長度的纖維狀共晶Mg2Si相,細(xì)化效果最佳。并且,超聲處理對合金力學(xué)性能的影響顯著,隨著超聲波作用功率的不斷增加,抗拉強(qiáng)度和延伸率也不斷提高,當(dāng)超聲波的作用功率達(dá)到1200w時,試樣的抗拉強(qiáng)度σb和伸長率δ可達(dá)到158MPa和4.5%,分別提升約24.4%和21.6%。將最佳變質(zhì)(Mg-3.2Si+0.6Er+0.6Gd)合金進(jìn)行超聲處理,得出結(jié)論:超聲處理可以有效改變合金中初生Mg2Si相的形態(tài)和尺寸,當(dāng)作用功率達(dá)到1200w時,可獲得顆粒狀的初生Mg2Si相,細(xì)化效果最佳。超聲處理也可以有效改變合金中共晶Mg2Si相的形態(tài)和尺寸,當(dāng)作用功率超過900w時,可獲得5μm長度短棒狀或纖維狀的共晶Mg2Si相,細(xì)化效果最佳。并且,合金經(jīng)過超聲處理后,其抗拉強(qiáng)度與伸長率的提升均比較明顯,當(dāng)超聲波的作用功率達(dá)到1200w時,試樣的抗拉強(qiáng)度σb和伸長率δ可達(dá)到145MPa和4.1%,分別提升約29.5%和28.2%。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Si合金 稀土 Mg_2Si 變質(zhì) 超聲處理
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 鎂硅合金研究現(xiàn)狀10
• 1.3 Mg_2Si的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.3.1 Mg_2Si的應(yīng)用研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 鎂合金中Mg_2Si相的細(xì)化13-16
• 1.3.3 Mg_2Si的變質(zhì)機(jī)理16-18
• 1.4 超聲處理18-20
• 1.4.1 工業(yè)超聲的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 超聲波的作用機(jī)制19-20
• 1.5 本課題的研究意義、目的及主要內(nèi)容20-22
• 1.5.1 選題意義和目的20-21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法22-27
• 2.1 技術(shù)路線22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)合金的制備22-25
• 2.2.1 合金成分設(shè)計22-23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備23-24
• 2.2.3 合金的熔煉及成型24-25
• 2.3 組織分析和性能測試25-27
• 2.3.1 試樣組織分析25-26
• 2.3.2 力學(xué)性能測試26-27
• 第3章 稀土Er和Ce復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金組織與性能的影響27-38
• 3.1 稀土Er對Mg-3.2Si合金中初生Mg2Si相的影響27-28
• 3.2 稀土Er、Ce復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金的影響28-34
• 3.2.1 稀土Er和Ce復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金組織的影響28-33
• 3.2.2 稀土Er和Ce復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金性能的影響33-34
• 3.3 稀土Er、Ce復(fù)合變質(zhì)機(jī)理34-36
• 3.4 本章結(jié)論36-38
• 第4章 稀土Er、Gd復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金組織與性能的影響38-45
• 4.1 稀土Er、Gd復(fù)合變質(zhì)對Mg-3.2Si合金組織的影響38-41
• 4.2 稀土 Er、Gd 復(fù)合變質(zhì)對 Mg-3.2Si 合金性能的影響41-42
• 4.3 變質(zhì)機(jī)理42-44
• 4.4 本章結(jié)論44-45
• 第5章 超聲處理對Mg-Si合金組織與性能的影響45-56
• 5.1 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+1.0Ce合金組織與性能的影響45-48
• 5.1.1 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+1.0Ce合金中Mg2Si相的影響45-47
• 5.1.2 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+1.0Ce合金性能的影響47-48
• 5.2 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+0.6Gd合金組織與性能的影響48-52
• 5.2.1 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+0.6Gd合金中Mg2Si相的影響48-50
• 5.2.2 超聲處理對Mg-3.2Si+0.6Er+0.6Gd合金性能的影響50-52
• 5.3 超聲作用機(jī)理52-54
• 5.4 本章結(jié)論54-56
• 第6章 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表文章64-65
• 致謝65-66

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本文編號：880299