镁合金多层材料的制备研究

发布时间：2017-08-05 18:08

  本文关键词：镁合金多层材料的制备研究

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【摘要】：作为目前应用比较多的轻金属，镁合金受到越来越多的关注，当前镁合金的研究主要集中于镁金属间化合物和镁基复合材料等方面，但对制备轻金属纳米多层材料的研究并不多见，纳米级多层材料具有优异的性能，研究和发展新型镁合金材料对加快我国镁资源的开发具有重要意义。本文通过在镁合金板之间嵌插不同的非金属与镁粉的混合粉末，采用累积叠轧法对其进行七个周期的轧制，尝试制备出多层乃至纳米多层镁合金材料。 本文主要对插嵌有碳纳米管/镁粉与氧化锌/镁粉的两组AZ31镁合金板材分别进行七个周期累积叠轧实验，轧制在400℃下进行，每周期的轧制道次压下量约为10%，总的变形量为67%。分析了轧制过程中的晶粒变化、镁合金基体层厚度变化、插嵌的混合粉末的演变过程以及镁合金多层板材的室温拉伸性能。 结果显示，插嵌了碳纳米管/镁粉与氧化锌/镁粉的镁合金板材经过轧制后，层界面得到了较好的保留，，并且随着周期的进行，材料层界面的结合逐渐变好。由于反复动态再结晶和层界面对晶粒长大的阻碍作用，镁合金层的晶粒组织明显被细化。本文采用的工艺方法能够制备出整体分层明显的镁合金多层材料。但是，由于镁合金层与层有融合的现象，并不能形成理想的纳米多层镁合金材料，两镁合金板的层界面间的结合也并没有实现冶金结合。 两组试验对比显示，插嵌了氧化锌/镁粉一组的镁合金试样，其粉层中镁粉含量下降比较慢，说明通过降低镁粉和非金属之间的相对滑动难度，可以减缓镁粉颗粒与镁合金基体板材的融合。同时插嵌了氧化锌/镁粉的镁合金板材层与层之间的融合的数量较少，最终层厚度比插嵌了碳纳米管/镁粉的镁合金板材层厚度小。 由此可见，通过在镁合金层之间插嵌镁粉和非金属粉末的方法制备镁合金多层乃至纳米级多层材料，并使材料的层界面之间实现冶金结合，需要避免镁合金层与层之间的融合，也要避免混合粉中的镁粉在轧制的过程中和基体融合。
【关键词】：累积叠轧 镁合金 插嵌 多层板材 层界面
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 镁及镁合金简介9-14
• 1.2.1 镁的性质9-10
• 1.2.2 镁合金的分类10-12
• 1.2.3 镁合金的塑性加工方法12-13
• 1.2.4 镁及镁合金的特点及应用13-14
• 1.3 累积叠轧技术14-17
• 1.3.1 累积叠轧技术的原理14-16
• 1.3.2 累积叠轧过程中的应力16-17
• 1.4 累积叠轧技术的应用17-23
• 1.4.1 累积叠轧法制备超细晶金属17-19
• 1.4.2 累积叠轧法制备金属基复合材料19-20
• 1.4.3 累积叠轧法制备金属层状复合材料20-23
• 1.5 本文的研究目的和意义23-24
• 1.6 本文的研究内容24-25
• 第二章 实验材料及方法25-31
• 2.1 实验方案25
• 2.2 实验材料25-26
• 2.3 实验设备26-28
• 2.4 实验步骤28-29
• 2.4.1 实验材料的准备28
• 2.4.2 试样的制备与加工28-29
• 2.5 试样的检测29-31
• 2.5.1 材料的显微组织观察29-30
• 2.5.2 材料的力学性能测试30-31
• 第三章 插嵌镁粉/碳纳米管混合粉末的镁合金板材的累积叠轧实验31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 轧制后多层材料的宏观形貌31-32
• 3.3 材料的微观组织32-38
• 3.3.1 晶粒变化33-34
• 3.3.2 混合粉体的演变34-37
• 3.3.3 各周期镁合金层厚的变化37-38
• 3.4 各周期界面的结合及力学性能分析38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 插嵌镁粉/氧化锌混合粉末的镁合金板材的累积叠轧实验及对比41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 插嵌镁粉/氧化锌混合粉末的镁合金板材的累积叠轧实验41-49
• 4.2.1 轧制后多层材料的宏观尺寸变化41-42
• 4.2.2 材料的微观组织42-47
• 4.2.3 各周期界面的结合及力学性能分析47-49
• 4.3 插嵌有碳纳米管/镁粉与氧化锌/镁粉的多层板材的累积叠轧实验对比49-55
• 4.3.1 宏观形貌尺寸对比49-50
• 4.3.2 显微组织变化对比50-54
• 4.3.3 各周期界面的结合及力学性能分析54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结论57-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-67
• 攻读学位期间发表的学术论文目录67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：626224