鎂合金具有高比強(qiáng)度、優(yōu)良鑄造性和優(yōu)異加工性等優(yōu)點(diǎn),在航天、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文采用了一種新的制備流程:快速凝固噴帶+放電等離子燒結(jié)工藝,制備出力學(xué)性能優(yōu)異的鎂合金塊體,同時研究了工藝參數(shù)對鎂合金組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。本文主要研究結(jié)果如下:（1）基于Mg-Gd-Zn系鎂合金可形成具有顯著強(qiáng)化作用的二次相的設(shè)想,確定了三種合金成分:Mg96.9Gd2.7Zn0.4、Mg61.6Gd4.4Zn34和 Mg97Gd1Zn2,他們將會分別析出LPSO相、準(zhǔn)晶相和W相。研究結(jié)果顯示:傳統(tǒng)凝固（即鑄態(tài)）的Mg96.9Gd2.7Zn0.4合金的組織呈枝晶結(jié)構(gòu),一次枝晶發(fā)達(dá)且呈細(xì)長棒狀（長約100μm）,同時晶界上分布著呈網(wǎng)狀的二次相Mg3（Gd,Zn）,而且基體上含約1.4at.%（即8.4wt.%）的Gd原子。傳統(tǒng)凝固的Mg61.6Gd4.4Zn34合金組織粗大,以尺寸約為1OOμm×11μm的板條狀相（τ相,Mg59Gd6Zn35）為主,同時還含有網(wǎng)狀的（Mg,Gd）7Zn3相、附著在τ相之上的尺寸約為21μm的H1相（Mg26Gd14Zn60）以及的尺寸約3μμm的MgZn相。傳統(tǒng)凝... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１鎂合金的發(fā)展方向和需求Ｗ??－３－??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???［２３，２４］，如圖２－２所示。扭折帶協(xié)助基體變形，并且在一定程度上阻礙了位錯??的滑移，進(jìn)而提高合金的強(qiáng)度。??ｍｍ??圖２－２文獻(xiàn)中報道的ＬＰＳＯ相形貌及變形扭折帶，（ａ＞Ｍｇ－８．２Ｇｄ－３．８Ｙ－ｌＺｎ－０．４Ｚｒ（ｗｔ．％）??合金軋板固溶熱處理微觀組織｜２Ｓ｜；?（ｂ）ＬＰＳＯ相形成的扭折帶（ＴＥＭ明場像??２．２．２非稀土鎂合金??鎂合金中添加的非稀土類合金元素有Ａｌ，?Ｚｎ，Ｚｒ，?Ｍｎ，?Ｃａ，Ｌｉ，?Ｓｒ，?Ｓｎ，?Ｓｂ??等。Ａｌ，?Ｚｎ，?Ｍｎ等對鎂合金的強(qiáng)度及韌性有改善作用；Ｚｒ的加入量通常較少??（＜ｌｗｔ．?％），其能細(xì)化晶粒；少量的Ｃａ也能起到一定的細(xì)化晶粒作用；Ｌｉ是??為了鎂合金更輕而加入的重要元素；Ｓｒ能細(xì)化晶粒，同時能改善組織的各向??異性并提高鎂合金的抗蠕變性［２７］，但同時會損失合金一部分強(qiáng)度，例如??ＳａｄｅｇｈｉＡ．等人在ＡＺ３１合金基礎(chǔ)上添加了?Ｓｒ，在具有均勻微觀組織的同時，??該合金的抗拉強(qiáng)度卻只有１２０ＭＰａ［Ｗ。??高性能非稀土鎂合金的開發(fā)，目前主要集中在Ｍｇ－Ｓｎ和含有高Ｚｎ的??１＾７１１等合金１４，２９，３（）１。１＾－５１１合金成本低廉，而且具有較高的強(qiáng)度以及抗高??溫蠕變性能，可在較寬的溫度范圍以及較高速率下進(jìn)行擠壓處理［２９ｌＰａｒｋ?Ｓ．?Ｈ．??等人研宄；發(fā)現(xiàn)，將一定量的Ｓｎ原子引入到Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ合金，制備出??Ｍｇ－８Ｓｎ－ｌＡｌ－ｌＡｎ（ｗｔ．°／。，如無說明，下文中的類似表達(dá)都為質(zhì)量百分比）鎂合??金，其屈服強(qiáng)度為２４４ＭＰａ，抗拉強(qiáng)度高達(dá)３１２ＭＰａ，同時具有較好的塑性，??延伸率為１７．５％＾

博士學(xué)位論文???２．３快速凝固法制備鎂合金??２．３．１快速凝固原理及工藝??實(shí)現(xiàn)快速凝固（指冷卻速度大于ｌ〇６°Ｃ／ｓ）的工藝很多，大致可分為霧化快??速凝固、流鑄快速凝固以及原處熔化快速凝固等三類［７３］。下面主要對三種快??速凝固方法進(jìn)行簡要介紹和說明。??（１）霧化法??霧化法是用高速的氣體或液體（水）射流將金屬熔液分散開，形成細(xì)至幾??十微米的金屬粉末，在這個過程中采用包括Ｎ２、Ａｒ或空氣等氣體（氣流速度??為亞音速或超音速），以及水（高壓、髙速；）等液體。如圖２－３所示，為高壓霧??化設(shè)備裝置示意圖。霧化過程一般包括射流距離、射流壓力、噴嘴形狀、氣??體和金屬的相對速度以及金屬熔液的溫度等參數(shù)；另一種霧化方式是采用特??殊形狀的氣流管（如哈曼管）以形成超音速氣體，在這個過程中一方面產(chǎn)生高??速氣體在沖擊金屬液滴，同時高頻超聲波也會對金屬形成較大的沖擊，形成??的粉末顆粒更細(xì)且組織均勻。??？??齡一?４??ＩＩ?＼??圖２－３霧化制粉末裝置示意圖（１－熔化罐，２－溶體，３－噴氣口，４－霧化粉末，５－真空室）??多種金屬適用于氣霧化工藝，該工藝制備的粉末的表面質(zhì)量好，粒度分??布均勻，但是工藝參數(shù)不易控制，同時氣霧化的成本相較于水霧化較高；高??壓水霧化法相比于氣體霧化更經(jīng)濟(jì)，而且生產(chǎn)規(guī)模靈活性更大，廣泛用于生??產(chǎn)鈦、低合金鋼和不銹鋼非球形粉末，但不適合生產(chǎn)對氧敏感的金屬合金粉??末，例如鎂粉，鎂由于自身化學(xué)活性高，高溫下易氧化并且燃燒，進(jìn)而可能??引發(fā)爆炸，２０１８年１２月２６日北京交通大學(xué)發(fā)生實(shí)驗室安全事故，導(dǎo)致３名??學(xué)生不幸發(fā)生意外，調(diào)查結(jié)果顯示是存放在實(shí)驗室的鎂粉在接觸明火時發(fā)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]快速凝固Mg-Zn系鎂合金的組織與性能研究[D]. 周濤.湖南大學(xué) 2009

碩士論文
[1]快速凝固Mg-6wt％Zn-1wt％Y-0.6wt％Ce-0.6wt％Zr鎂合金擠壓棒材的力學(xué)性能研究[D]. 李克非.西安理工大學(xué) 2008



本文編號：3560006