Mg-Gd-Y系镁合金组织性能研究

发布时间：2017-04-04 22:01

  本文关键词：Mg-Gd-Y系镁合金组织性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为工程应用中密度最轻的金属结构材料，镁合金具有高比强、高比模、高阻尼以及优异的铸造、机械加工性能和易回收等优点。因其在国防和民用工业中的应用日益增多而受到材料科学工作者们的广泛关注和研究，但其较低的绝对强度和较差的塑性变形能力成为制约其广泛应用的主要原因之一。研究表明，Mg-RE系合金一般具有良好的综合力学性能，，高强Mg-RE系镁合金一般都含有稀土元素Gd和Y，尤其是重稀土Gd含量一般在10%（有些甚至达到20%）以上，这种方法虽然显著提高了合金的力学性能，但由于Gd的大量添加不仅增加了镁合金的成本，同时也使镁合金的比重大幅提高，限制了它的实际使用范围。 本文以Mg-Gd-Y合金为基础，通过添加适量的元素Zr和Zn以降低稀土Gd、Y的添加量，并期望获得良好的综合力学性能。实验采用常规金属模铸法制备了Mg-xGd-3Y(x=6，10)、Mg-6Gd-3Y-0.4Zr和Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-xZn(x=1，1.5，2)等成分的合金，对实验合金分别进行了热挤压、均匀化处理以及时效处理。论文研究了Gd、Zr、Zn三种元素以及时效处理对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，由于Gd在镁中存在较大的固溶度，Gd元素主要通过固溶强化来提高合金的力学性能；Zr元素作为晶粒细化剂，在镁合金中起细化晶粒的作用，通过细晶强化方式来提高合金的强度；具有LPSO结构的Mg_(12)Zn(Gd，Y)相是Mg-RE-Zn合金中的主要强化相，它呈片层状分布，随着Zn含量的增加， Mg_(12)Zn(Gd，Y)相形貌发生改变，由不连续分布趋于半连续的网络状分布；Zn含量越高，合金中Mg_(12)Zn(Gd，Y)相分布越多，晶粒之间的滑移阻力越大，合金变形更加困难，对合金的强化效果越明显；由于在时效过程中没有形成新的强化相，且析出相数量相当，时效处理对Mg-Gd-Y-Zr合金的力学性能影响不大。 在350oC对合金进行热挤压(挤压比为11:1)，然后进行200oC×54h的时效处理后，Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn合金的抗拉强度和屈服强度分别达到403MPa和336MPa，延伸率为7.0%，达到或接近含Gd量较高的Mg-Gd-Y系镁合金的综合力学性能。
【关键词】：Mg-Gd-Y系合金 Zn 时效处理 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-25
• 1.1 镁及镁合金概述8-11
• 1.1.1 纯镁的物理化学性质8-9
• 1.1.2 镁合金性能的基本特点9-10
• 1.1.3 镁合金的分类10-11
• 1.1.4 镁合金的应用11
• 1.2 镁的合金化研究11-14
• 1.2.1 稀土元素在镁合金中的作用12
• 1.2.2 合金元素的作用12-13
• 1.2.3 镁的合金化小结13-14
• 1.3 镁合金熔炼工艺14-18
• 1.3.1 镁合金熔炼特点14-15
• 1.3.2 熔剂保护熔炼15
• 1.3.3 无熔剂熔炼15-17
• 1.3.4 我国镁合金的一般工艺流程17-18
• 1.4 镁合金的热处理18-19
• 1.5 镁合金的强化途径19-21
• 1.6 稀土镁合金的研究现状和发展趋势21-23
• 1.7 论文的研究内容和目的23-25
• 2 实验材料及方法25-31
• 2.1 实验方案25
• 2.2 实验方法25-26
• 2.2.1 实验主要材料25-26
• 2.2.2 实验用主要器材26
• 2.3 实验步骤26-29
• 2.3.1 下料26
• 2.3.2 覆盖剂和涂料的配制26
• 2.3.3 熔炼26-28
• 2.3.4 合金的热处理28-29
• 2.3.5 热挤压29
• 2.4 微观组织及性能测试29-31
• 2.4.1 成分测定29
• 2.4.2 金相分析29
• 2.4.3 微观形貌分析29-30
• 2.4.4 力学性能测试30-31
• 3 Mg-Gd-Y 合金组织和性能的研究31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 合金成分设计与制备31
• 3.3 Mg-xGd-3Y(x=6,10)合金光学显微组织分析31-32
• 3.4 Mg-xGd-3Y(x=6,10)合金扫描电镜分析32-35
• 3.5 合金的力学性能35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 Mg-Gd-Y-Zr 合金组织和性能的研究37-46
• 4.1 合金成分设计与制备37
• 4.2 Zr 在镁合金中的晶粒细化作用37-41
• 4.2.1 Zr 对合金组织和性能影响的研究38-40
• 4.2.2 合金的力学性能40-41
• 4.3 时效对 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr 合金的组织和性能的影响41-44
• 4.3.1 时效制度41
• 4.3.2 微观组织41-43
• 4.3.3 力学性能43-44
• 4.4 Zn 对 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr 合金力学性能的影响44
• 4.5 本章小结44-46
• 5 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-xZn 合金的组织和性能的研究46-55
• 5.1 合金成分设计和制备46
• 5.2 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-xZn 的相分析46-48
• 5.3 Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-xZn(x=1，1.5，2)合金的微观组织分析48-52
• 5.4 合金的力学性能52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 结论与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 附录63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 彭卓凯;张新明;陈健美;蒋浩;肖阳;;Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制[J];北京科技大学学报;2006年02期

2 邓玉勇,朱江,李立;新型金属材料镁合金的发展前景分析[J];化工技术经济;2002年04期

3 陈部湘;张新明;邓运来;邓桢桢;;时效对Mg-9Gd-4Y-0.6Zr挤压合金组织与性能的影响[J];湖南有色金属;2007年01期

4 郝士明;镁的合金化与合金相图[J];材料与冶金学报;2002年03期

5 肖阳;张新明;陈健美;蒋浩;;Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金的微观组织与力学性能[J];材料热处理学报;2007年02期

6 马刚,郭胜利;稀土在镁合金中的应用[J];宁夏工程技术;2005年03期

7 吴安如;董丽君;夏长清;武文花;;稀土元素对镁合金高温力学性能的影响[J];热加工工艺;2006年02期

8 张诗昌,段汉桥,蔡启舟,魏伯康,林汉同;镁合金的熔炼工艺现状及发展趋势[J];特种铸造及有色合金;2000年06期

9 李元元,张卫文,刘英,陈维平,倪东惠;镁合金的发展动态和前景展望[J];特种铸造及有色合金;2004年01期

10 严炎祥,姚敏;用SF_6混合气体保护镁合金熔液[J];特种铸造及有色合金;1996年04期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 李锋;挤压变形Mg-Al和Mg-Zn系镁合金的力学行为[D];大连理工大学;2006年

2 程永奇;AZ31镁合金板材等径角轧制及冲压性能研究[D];湖南大学;2007年

3 刘红宾;基于合金化改善镁合金强/韧性的研究[D];大连理工大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 蒋浩;Mg-Gd（Y）耐热镁合金材料及其热处理研究[D];中南大学;2006年

  本文关键词：Mg-Gd-Y系镁合金组织性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285955