本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn-RE-Zr阻尼鎂合金研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Zn-RE-Zr合金 力學(xué)性能 阻尼 熱處理 擠壓成形

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展,振動(dòng)和噪聲的危害日益凸顯。鎂合金具有優(yōu)異的阻尼減振性能和一定的力學(xué)性能,開(kāi)發(fā)出兼具高強(qiáng)度和高阻尼性能的鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料對(duì)于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的輕量化、高強(qiáng)度化和提高其阻尼減振性能具有重大意義。本課題采用復(fù)合稀土強(qiáng)化的方法,設(shè)計(jì)出Mg-Zn-Y-Nd-Zr系列鎂合金,系統(tǒng)研究了復(fù)合稀土Y和Nd對(duì)該系鎂合金的組織結(jié)構(gòu)、室溫力學(xué)性能和阻尼性能的影響規(guī)律。并在此基礎(chǔ)上研究了Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的熱處理和熱擠壓成形工藝,揭示了熱處理態(tài)和擠壓態(tài)下Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的組織演變、強(qiáng)化機(jī)制和阻尼機(jī)制。本研究制備了Mg-Zn-Y-Zr和Mg-Zn-Y-Nd-Zr兩種系列鎂合金,并對(duì)兩者的微觀組織、力學(xué)性能和阻尼性能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明當(dāng)Zn/Y質(zhì)量比為2時(shí),Mg-Zn-Y-Zr合金中會(huì)形成I-Mg3YZn6準(zhǔn)晶相和W-Mg3Y2Zn3相。復(fù)合稀土Y和Nd的添加會(huì)使Mg-Zn-Y-Zr合金的第二相組成由W相+I相轉(zhuǎn)變成W相,并析出更多的第二相。W相是Mg-Zn-Zr系合金的重要強(qiáng)化相,其含量對(duì)合金的力學(xué)性能有較大影響:當(dāng)W相含量為3.4%時(shí),Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金具有最佳力學(xué)能,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別提高至198MPa、118Mpa和18.3%;當(dāng)含量超過(guò)3.4%,Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的晶界出現(xiàn)大量粗化的連續(xù)網(wǎng)狀W相,材料的強(qiáng)度和韌性急劇下降。對(duì)Mg-2%Zn-0.5%Y-0.5%Nd-0.6%Zr(ZWE2)、Mg-3%Zn-0.75%Y-0.75%Nd-0.6%Zr(ZWE3)和Mg-4%Zn-1%Y-1%Nd-0.6%Zr(ZWE4)合金分別進(jìn)行固溶和時(shí)效熱處理,得到了其最佳固溶熱處理工藝:525℃×4h,525℃×8h,525℃×12h。研究表明固溶處理可使添加的合金元素固溶到基體內(nèi)部,相比鑄態(tài),ZWE3和ZWE4合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率得到大幅度提升。在固溶態(tài)合金內(nèi)部析出長(zhǎng)桿狀ZnZr相。時(shí)效處理后Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金中的相組成以大量彌散析出的納米級(jí)β1、β2和Mg12Nd相組成。時(shí)效態(tài)ZWE4的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率最高,可達(dá)256MPa、148MPa和13.4%。時(shí)效態(tài)合金的延伸率形變機(jī)制為滑移和孿生混合機(jī)制,屬于高延伸率鎂合金。固溶態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金中位錯(cuò)纏結(jié)和ZnZr相析出,阻尼性能急劇下降。時(shí)效態(tài)ZWE3和ZWE4合金存在著板條狀的孿晶結(jié)構(gòu),阻尼值都大于其相應(yīng)固溶態(tài)的阻尼。孿晶阻尼是鎂合金中新的阻尼機(jī)制。最后,對(duì)ZWE2合金進(jìn)行了擠壓成形研究。經(jīng)過(guò)熱擠壓后合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,再結(jié)晶晶粒尺寸相對(duì)鑄態(tài)急劇減小,由101μm變化到6μm以下。在擠壓比為9時(shí),擠壓溫度對(duì)合金組織影響不大,由于發(fā)生部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,加工硬化作用作用明顯,擠壓態(tài)后合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度最高,但再結(jié)晶不完全導(dǎo)致延伸率明顯惡化。合金在擠壓比為16和25以上進(jìn)行擠壓后,合金內(nèi)部發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大,合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有所下降,延伸率有所增長(zhǎng)。擠壓態(tài)ZWE2合金的最佳擠壓工藝為擠壓溫度300℃+擠壓比9,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率最高可達(dá)336MPa、288MPa和10.8%。所有擠壓態(tài)合金斷裂機(jī)制都屬于塑性斷裂。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-RE-Zr合金 力學(xué)性能 阻尼 熱處理 擠壓成形
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(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4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 研究的目的和意義10
• 1.2 稀土鎂合金研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 鎂合金阻尼研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 2 Mg-Zn-RE-Zr阻尼合金的制備19-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方法和手段19-21
• 2.2 合金制備及性能分析21-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 3 Mg-Zn-RE-Zr系阻尼合金的熱處理研究38-54
• 3.1 Mg-Zn-RE-Zr合金的固溶熱處理38-44
• 3.2 Mg-Zn-RE-Zr合金的時(shí)效熱處理44-53
• 3.3 本章小結(jié)53-54
• 4 Mg-Zn-RE-Zr系阻尼合金的熱擠壓成形研究54-65
• 4.1 不同擠壓工藝對(duì)Mg-Zn-RE-Zr合金組織的影響54-60
• 4.2 不同擠壓工藝對(duì)Mg-Zn-RE-Zr合金性能的影響60-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 5 主要結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 后期研究展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文71

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