应变诱发Mg-Al-Zn合金半固态组织及腐蚀行为研究

论文摘要

通过对半固态组织的观察分析,总结了半固态组织的演变机制。半固态组织的演变结合了枝晶断裂和再结晶两种机制。第二相化合物含量多的合金,枝晶断裂和再结晶机制共同影响半固态组织的演变;第二相化合物含量少的合金,再结晶机制是影响半固态组织演变的主要机制。系统研究了工艺参数对采用应变诱发法形成AZ91D镁合金半固态组织的影响,得出变形量为40%时,满足AZ91D镁合金半固态流变性的温度、时间范围为:温度550-590℃,时间（45-60min）6-20min。固相粒子的长大遵循Ostwald熟化关系。首次通过实验设计了几种成分的Mg-Al-Zn合金,结果表明合金元素铝和锌的增加都有利于形成更加均匀、细小的半固态组织,且缩短了等温时间。系统研究了半固态试样的腐蚀行为,建立了半固态镁合金的腐蚀模型,得出半固态组织的形态参数是影响半固态试样腐蚀性能的主要因素,合金成分对半固态试样的腐蚀性能影响较小。在相同的固相分数下,半固态组织的固相粒子尺寸小,数量多,则腐蚀初始阶段的速度快;固相粒子的尺寸大,数量少,腐蚀坑大且深,则最后的腐蚀量较大。固相粒子被连续的β相包围能有效抑制腐蚀向内部扩展,计算了在半固态镁合金中形成连续β相的合金成分。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 半固态成形技术概论
• 1.2.1 半固态成形技术的起源
• 1.2.2 半固态成形技术的特点
• 1.2.3 半固态成形技术的分类
• 1.2.3.1 半固态流变成形
• 1.2.3.2 半固态触变成形
• 1.2.4 半固态金属浆料的制备技术
• 1.2.4.1 机械搅拌法
• 1.2.4.2 电磁搅拌法
• 1.2.4.3 应变诱发熔化激活法
• 1.2.4.4 NRC 控冷技术
• 1.2.4.5 喷射成形法
• 1.2.4.6 粉末冶金法
• 1.2.4.7 其它方法
• 1.2.5 半固态金属组织的形成机理
• 1.2.5.1 枝晶臂根部断裂机制
• 1.2.5.2 枝晶臂根部熔断机制
• 1.2.5.3 枝晶臂弯曲机制
• 1.2.5.4 颗粒飘移、混合-抑制机制
• 1.2.5.5 再结晶机制
• 1.2.6 半固态技术的研究进展
• 1.2.6.1 国外研究现状
• 1.2.6.2 国内研究现状
• 1.2.6.3 半固态金属成形技术的研究和应用发展趋势
• 1.3 镁合金半固态成形技术
• 1.3.1 镁合金的性质及应用
• 1.3.2 镁合金半固态铸造
• 1.3.3 镁合金半固态成形技术的应用现状
• 1.3.4 镁合金半固态材料的成分设计
• 1.3.5 镁合金半固态材料的腐蚀性能
• 1.3.5.1 镁合金的腐蚀形态
• 1.3.5.2 影响镁合金腐蚀的因素
• 1.3.5.3 镁合金半固态材料抗腐蚀的研究现状
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 本课题的研究内容
• 1.4.3 本研究的创新之处
• 第二章 试验方法和设备
• 2.1 试验材料及配制
• 2.1.1 试验所用合金材料
• 2.1.2 合金的配制
• 2.2 研究方法与实验设备
• 2.2.1 合金的熔炼
• 2.2.2 半固态试样的制备
• 2.3 半固态试样制备方案设计
• 2.3.1 AZ91D镁合金的半固态工艺参数设计
• 2.3.2 其它Mg-Al-Zn合金的半固态工艺参数设计
• 2.4 组织结构分析与性能测定
• 2.4.1 合金成分分析
• 2.4.2 差热分析
• 2.4.3 金相组织观察
• 2.4.4 组织结构分析
• 2.4.4.1 扫描电子显微镜观察
• 2.4.4.2 半固态显微组织的评定
• 2.4.4.3 X射线衍射分析
• 2.4.5 腐蚀性能测试
• 2.4.5.1 电化学测试
• 2.4.5.2 盐雾腐蚀试验
• 2.4.5.3 盐水浸泡试验
• 第三章 应变诱发法半固态镁合金组织的演变及形成机制
• 3.1 引言
• 3.2 SIMA法镁合金半固态组织的演变过程
• 3.2.1 铸态镁合金的显微组织分析
• 3.2.2 镁合金试样压缩后的显微组织分析
• 3.2.3 等温处理过程中的组织演变
• 3.2.4 镁合金半固态组织的微细结构分析
• 3.3 应变诱发法镁合金半固态组织的形成机理
• 3.4 本章小结
• 第四章 工艺参数对应变诱发AZ91D镁合金半固态组织的影响
• 4.1 引言
• 4.2 原始铸态组织对AZ91D镁合金半固态组织的影响
• 4.3 预变形量对AZ91D镁合金半固态组织的影响
• 4.4 不均匀变形对AZ91D镁合金半固态组织的影响
• 4.5 等温工艺参数对AZ91D镁合金半固态组织的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 半固态Mg-Al-Zn合金的成分设计及组织演变
• 5.1 引言
• 5.2 铝含量对形成半固态组织的影响
• 5.2.1 铝在镁合金中的作用
• 5.2.2 相关设计参数的计算
• 5.2.3 不同铝含量镁合金的热分析
• 5.2.4 不同铝含量镁合金的组织分析
• 5.2.4.1 铸态组织
• 5.2.4.2 半固态组织
• 5.3 锌含量对形成半固态组织的影响
• 5.3.1 锌在镁合金中的作用
• 5.3.2 不同锌含量镁合金的相分析
• 5.3.3 不同锌含量镁合金的热分析
• 5.3.4 不同锌含量镁合金的组织分析
• 5.3.4.1 铸态组织
• 5.3.4.2 半固态组织
• 5.4 铝、锌元素对Mg-Al-Zn合金半固态组织影响的机理分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 半固态镁合金的腐蚀行为及机理研究
• 6.1 引言
• 6.2 AZ91D镁合金的电化学性能
• 6.3 AZ91D镁合金在中性盐雾环境下的腐蚀行为
• 6.3.1 铸态AZ91D镁合金的中性盐雾腐蚀行为
• 6.3.2 半固态AZ91D镁合金的盐雾腐蚀行为
• 6.4 AZ91D镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为
• 6.4.1 AZ91D镁合金在NaCl溶液中的腐蚀速率
• 6.4.2 AZ91D镁合金浸泡后的腐蚀溶液的pH值变化
• 6.4.3 形态参数对半固态AZ91D镁合金腐蚀行为的影响
• 6.4.4 合金元素对半固态镁合金腐蚀行为的影响
• 6.5 半固态镁合金的腐蚀模型及形态参数的定量分析
• 6.5.1 半固态镁合金的腐蚀模型
• 6.5.2 形态参数对半固态镁合金腐蚀行为的影响分析
• 6.5.3 形成连续β相的半固态镁合金的成分设计
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文
• 摘要
• Abstract
• 致谢