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Mg97Zn1Y2中长周期堆垛结构的电子显微学研究

2020-11-24阅读(136)

Mg97Zn1Y2中长周期堆垛结构的电子显微学研究

论文摘要

作为合金中新的强化相,镁合金中形成的各种长周期结构（LPS）对合金强度的提高贡献巨大。本文运用透射电镜,扫描电镜,XRD衍射仪等分析手段,研究了Mg97Zn1Y2合金中长LPS的形成、结构特征以及在不同热处理后的变化。这些信息的获得对调控镁合金中LPS的的生长和分布、进而设计开发高性能镁合金具有重要意义。在感应熔炼自然冷却制备的铸态Mg97Zn1Y2中发现周期为6层的LPS的存在,其结构偏离理想的6H结构（简称为6H’）。作为一种强化相,这种LPS在低温下具有相当的热稳定性,在300℃对铸态样品保温50个小时,LPS结构保持不变。在525℃对试样退火7个小时, LPS由6H转变为14H类型。对快速凝固的Mg97Zn1Y2带材,分别进行了定温变时和定时变温热处理,对比分析了材料中LPS的形成和结构变化情况。结果如下:等温变时热处理: 300℃退火1小时,18R类型的LPS贯穿整个晶粒;300℃退火5个小时,在样品中首次观察到6H的存在,18R结构变得不完整;300℃退火20个小时,试样中的LPS主要为6H类型,表明在300℃时随着退火时间的延长,试样中的LPS具有从18R向6H转变的趋势。等时变温热处理:快速凝固Mg97Zn1Y2带材在300℃退火20分钟时, 18R类型的LPS首先在第二相中形核; 395℃退火20分钟后,网状第二相全部消失; 500℃退火20分钟,18R,6H,14H三种LPS共存于同一个试样中。这些结果表明,随着热处理温度的提高,第二相中的溶质原子趋于向基体回溶,LPS的转变变得容易进行。分别用Ni和Ag替代Mg-Zn-Y合金中的Zn制备了Mg-Ni（-Ag） -Y合金、研究了新的铸态合金系中LPS的形成情况。在Mg97Ni1Y2合金中首次观察到LPS的形成,表明Mg-Ni-Y是一个新的可形成LPS结构的合金系统。铸态Mg97Ni1Y2合金中LPS的结构类型除了6H,还有18R,二者共生于同一个样品中。和Mg97Zn1Y2相比,Mg97Ni1Y2中LPS引入的晶格畸变更大。用原子半径略大于Mg的Ag替代Zn后制备的铸态Mg97Y2Ag1中没有发现LPS。对比了合金元素间混合热的差异,同时对影响LPS形成的尺寸因素进行了讨论。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 镁合金的优点
  • 1.1.2 镁合金的运用
  • 1.1.3 镁合金的缺点
  • 1.1.4 镁合金的改性手段
  • 97Zn1Y2 研究现状'>1.2 Mg97Zn1Y2研究现状
  • 7Zn1Y2 中的发现'>1.2.1 长周期堆垛结构在 Mg7Zn1Y2中的发现
  • 1.2.2 当前人们工作的重点
  • 1.2.3 研究中存在的疑问
  • 1.3 本文研究内容
  • 第2章 实验方法与原理
  • 2.1 合金样品的熔炼及热处理工艺
  • 2.2 透射电镜的三种衬度
  • 2.3 透射电镜试样的制备
  • 2.3.1 电解双喷
  • 2.3.2 离子减薄
  • 2.4 扫描电镜实验
  • 2.5 X-射线衍射仪分析
  • 2.6 X-射线荧光光谱分析
  • 第3章 合金元素对铸态镁合金中长周期堆垛结构的影响
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验方法
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 三种合金扫描电镜观察结果
  • 3.3.2 三种合金 X 射线衍射分析结果
  • 3.3.3 三种合金透射电镜观察结果
  • 3.4 本章小结
  • 97Zn1Y2 中长周期堆垛结构的研究'>第4章 铸态 Mg97Zn1Y2中长周期堆垛结构的研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验方法
  • 4.3 结果与讨论
  • 97Zn1Y2 中 LPS 的结构特征'>4.3.1 铸态 Mg97Zn1Y2 中 LPS 的结构特征
  • 4.3.2 铸态合金300℃热处理50 小时后透射电镜观察结果
  • 4.3.3 铸态合金525℃热处理7 小时后的扫描电镜观察结果
  • 4.3.4 铸态合金525℃热处理7 小时后的透射电镜观察结果
  • 4.4 本章小结
  • 97Zn1Y2 中长周期堆垛结构的研究'>第5章 快速凝固带材 Mg97Zn1Y2中长周期堆垛结构的研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验方法
  • 5.3 实验结果
  • 5.3.1 DSC 热分析结果
  • 5.3.2 定温变时热处理对 LPS 的影响
  • 5.3.3 定时变温热处理对 LPS 的影响
  • 5.4 LPS 的结构模型
  • 5.4.1 2H 镁结构模型
  • 5.4.2 14H 结构模型
  • 5.4.3 18R 和6H’结构模型
  • 5.5 本章小结
  • 97Zn1Y2 中长周期堆垛结构的影响'>第6章 凝固条件对 Mg97Zn1Y2中长周期堆垛结构的影响
  • 6.1 前言
  • 6.2 实验方法
  • 6.3 结果与讨论
  • 97Zn1Y2 合金的 XRD 结果'>6.3.1 三种凝固状态 Mg97Zn1Y2 合金的 XRD 结果
  • 97Zn1Y2 结构分析'>6.3.2 快速凝固带材 Mg97Zn1Y2结构分析
  • 97Zn1Y2 中 LPS 的特征'>6.3.3 通常凝固 Mg97Zn1Y2 中 LPS 的特征
  • 97Zn1Y2 结构特征'>6.3.4 550℃热处理后淬液氮 Mg97Zn1Y2结构特征
  • 6.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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