本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Mg-Gd-Cu合金的研究

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【摘要】：稀土鎂合金因其高強(qiáng)、高韌、耐熱等突出特點(diǎn)，已成為商用鎂合金的重要組成部分。而長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，不僅能進(jìn)一步提高稀土鎂合金的強(qiáng)韌性和高溫性能，而且對(duì)于減少稀土用量，降低材料成本有著重要意義。 本文利用常規(guī)鑄造及后續(xù)熱處理的方法制備了Mg-Gd-Zn-Cu、Mg-Gd-Cu和Mg-Gd-Cu-Zr合金，使用OM、SEM、EDS、XRD和TEM等手段對(duì)各態(tài)合金的微觀組織進(jìn)行觀察分析，并測(cè)試其力學(xué)性能。主要研究了Cu對(duì)Mg-Gd系稀土鎂合金中長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)形成的影響，并結(jié)合熱處理方案探索了合金化元素、冷卻速度對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相形成和轉(zhuǎn)化的影響。主要的研究成果有： 利用Cu部分取代Mg-Gd-Zn合金中的Zn時(shí)，Cu的加入可以減少鑄態(tài)合金中(Mg,Zn)3Gd共晶組織的面積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)Mg72.5Gd15.7Zn11.8長(zhǎng)周期相的形成。Cu原子還可部分取代Zn原子的位置形成成分為Mg86.5Gd5.4Cu5.3Zn2.7的長(zhǎng)周期相。隨Cu含量的增加，塊狀長(zhǎng)周期相的面積分?jǐn)?shù)增大，合金的布氏硬度也逐步提高。對(duì)Mg96Gd3Zn0.6Cu0.4合金進(jìn)行不同固溶處理可獲得形貌差異很大的固溶組織，合金中的共晶組織消失并析出大量的細(xì)條狀長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)。較長(zhǎng)的保溫時(shí)間和緩慢的冷卻速度均有利于合金晶粒內(nèi)細(xì)條狀長(zhǎng)周期相的析出。 鑄態(tài)Mg96Gd3Cu1合金即存在14H型LPSO結(jié)構(gòu)相，且鑄態(tài)合金中的14H型LPSO結(jié)構(gòu)相具有很好的高溫穩(wěn)定性，在固溶過(guò)程中形貌和成分未發(fā)生變化。而合金中的Mg5Gd相在固溶處理時(shí)發(fā)生溶解，并在相應(yīng)位置析出層片狀的成分近似于Mg92Gd6Cu2長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)相。T6處理后由于長(zhǎng)周期相和時(shí)效硬化的復(fù)合作用，T6態(tài)Mg96Gd3Cu1獲得較好的力學(xué)性能(UTS=232MPa，=3.4%，Brinell Hardness=108HB)。 加入0.1at.%的Zr即可顯著改善Mg-Gd-Cu合金中存在的枝晶組織，繼續(xù)增加Zr含量，合金晶粒得到細(xì)化，，并逐漸趨于等軸晶。當(dāng)Zr含量為0.5%時(shí)，晶粒度最小且趨于球狀等軸晶，Zr含量的增加不能進(jìn)一步細(xì)化晶粒。鑄態(tài)Mg96-xGd3Cu1Zrx(x=0.1，0.3，0.5，0.7)合金由-Mg，Mg5Gd和長(zhǎng)周期相組成，Zr的加入并未改變Mg-Gd-Cu合金的相組成。T6處理態(tài)的合金中除鎂基體外，還有塊狀Mg12GdCu長(zhǎng)周期相，層片狀和塊狀Mg92Gd6Cu2長(zhǎng)周期相。T6態(tài)Mg95.5Gd3Cu1Zr0.5合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能(UTS=298MPa，=5.6%，Brinell Hardness=122HB)。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu) Mg-Gd-Cu合金 熱處理 微觀組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(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
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 稀土鎂合金11-14
• 1.1.1 稀土鎂合金概述11
• 1.1.2 稀土鎂合金的強(qiáng)化11-13
• 1.1.3 高性能稀土鎂合金的研究進(jìn)展13-14
• 1.2 長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)增強(qiáng)鎂合金14-17
• 1.2.1 長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)(LPSO)14-15
• 1.2.2 長(zhǎng)周期有序堆垛結(jié)構(gòu)的形成與強(qiáng)化機(jī)理15-16
• 1.2.3 長(zhǎng)周期增強(qiáng) Mg-RE-Cu 合金的研究進(jìn)展16-17
• 1.3 選題意義及研究?jī)?nèi)容17-19
• 1.3.1 選題意義17
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容17-19
• 參考文獻(xiàn)19-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與研究方法23-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)合金的制備23-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線23-24
• 2.1.2 合金的熔煉制備工藝24-28
• 2.2 合金的熱處理及軋制工藝28-29
• 2.2.1 合金的熱處理工藝28
• 2.2.2 合金的軋制變形工藝28-29
• 2.3 合金的組織觀察及力學(xué)性能測(cè)試29-31
• 2.3.1 合金的顯微組織觀察及表征29
• 2.3.2 力學(xué)性能測(cè)試29-31
• 第三章 長(zhǎng)周期堆垛有序 Mg-Gd-Zn-Cu 合金31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 Mg-Gd-Zn-Cu 合金顯微組織和相的分析31-34
• 3.3 熱處理對(duì) Mg-Gd-Zn-Cu 合金的影響34-38
• 3.3.1 不同冷卻速度的 Mg-Gd-Zn-Cu 合金顯微組織34-36
• 3.3.2 不同固溶時(shí)間的 Mg-Gd-Zn-Cu 合金顯微組織36-38
• 3.4 Mg-Gd-Zn-Cu 合金力學(xué)性能的影響38-39
• 3.4.1 Cu 含量對(duì)鑄態(tài) Mg-Gd-Zn-Cu 合金布氏硬度的影響38-39
• 3.4.2 Mg_(96)Gd_3Zn_(0.6)Cu_(0.4)合金的力學(xué)性能39
• 3.5 結(jié)論39-41
• 參考文獻(xiàn)41-43
• 第四章 長(zhǎng)周期堆垛有序 Mg_(96)Gd_3Cu_1合金43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 Mg-Gd-Cu 合金中的相43-47
• 4.2.1 鑄態(tài)合金中的相43-45
• 4.2.2 熱處理態(tài)合金中的相45-47
• 4.3 Mg_(96)Gd_3Cu_1合金的力學(xué)性能47-48
• 4.4 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-51
• 第五章 Zr 對(duì) Mg-Gd-Cu 合金顯微組織和力學(xué)性能的影響51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 Zr 對(duì) Mg-Gd-Cu 合金顯微組織的影響51-56
• 5.2.1 不同 Zr 含量的鑄態(tài) Mg_(96)Gd_3Cu_1合金的顯微組織51-54
• 5.2.2 熱處理態(tài)的 Mg_(95.5)Gd_3Cu_1Zr_(0.5)合金54-56
• 5.3 Zr 對(duì) Mg-Gd-Cu 合金力學(xué)性能的影響56-58
• 5.4 小結(jié)58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 結(jié)論61-62
• 6.2 展望62-63
• 致謝63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：918884