纳米晶氢化态镁合金的脱氢行为与组织稳定性研究

论文摘要

镁合金是现有金属结构材料中密度最小的轻质结构材料,具有突出的优点,但是塑性变形能力差等特点制约着镁合金的应用,而晶粒细化是提高镁合金强度并改善其塑性的最佳途径。目前细化镁合金晶粒的方法主要有铸造过程中进行变质处理、半固态成型或挤压铸造、剧烈塑性变形等方法。但是这些方法只能将镁合金的晶粒细化到0.51μm左右,很难细化到纳米级大小。由于Mg可与H2反应形成MgH2并且该过程是可逆的,因此通过对镁合金进行氢处理来细化镁合金材料。本文采用“铸态镁合金（AZ31、ZK60）破碎成粉末+纯镁粉末→机械球磨氢化处理→真空脱氢-真空原位热压→组织性能分析”的工艺路线,主要研究:纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为,包括脱氢热力学条件,脱氢动力学方程及影响脱氢动力学的主要因素,测定不同温度下脱氢动力学曲线,确定材料脱氢所需要的时间以及脱氢的最低温度;纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程的组织演变,研究脱氢前与脱氢后的粉末形貌和组织结构的变化;纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢后的组织热稳定性,研究脱氢后的纳米晶镁合金粉末不同温度下的晶粒长大规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金材料的分类及其研究现状
• 1.2.1 ZK60 镁合金的研究现状
• 1.2.2 AZ31 镁合金的研究现状
• 1.2.3 其他镁合金的研究现状
• 1.3 国内外镁合金晶粒细化的研究现状
• 1.3.1 快速凝固晶粒细化技术
• 1.3.2 强应变塑性变形晶粒细化技术
• 1.3.3 氢处理细化晶粒技术
• 1.4 镁合金的主要应用领域
• 1.4.1 型材用镁合金
• 1.4.2 电子类产品及结构件
• 1.4.3 航空航天工业上的应用
• 1.4.4 镁合金材料在核工业上的开发与应用
• 1.5 课题的目的及意义
• 1.6 课题主要研究的内容
• 1.6.1 纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为
• 1.6.2 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程的组织演变
• 1.6.3 纳米晶镁合金粉末脱氢后的组织热稳定性
• 第2章 实验材料、设备及方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验主要设备
• 2.2 组织结构分析方法
• 2.2.1 X 射线衍射仪
• 2.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.2.3 透射电镜（TEM）
• 2.3 纳米晶氢化态镁合金粉末制备工艺
• 2.4 脱氢试验操作过程
• 2.5 镁合金材料脱氢量的测量与计算
• 2.5.1 理想状态方程的校正
• 2.5.2 脱氢量的计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为
• 3.1 引言
• 3.2 脱氢反应的热力学条件
• 3.3 脱氢反应的动力学方程及主要影响因素
• 3.3.1 影响镁及镁合金材料脱氢速率的组织结构因素
• 3.3.2 镁及镁合金材料的脱氢模型的建立
• 3.3.3 脱氢动力学方程的建立
• 3.4 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢动力学的研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程组织演变
• 4.1 引言
• 4.2 纳米晶氢化态镁合金粉末XRD 分析结果
• 4.3 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢后TEM 分析结果
• 4.4 纳米晶氢化态镁合金粉末SEM 分析结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 氢化态镁合金脱氢后的组织热稳定性
• 5.1 引言
• 5.2 粉末在冷压制过程中的变化规律
• 5.2.1 实验设备
• 5.2.2 冷压制过程中粉末的运动和粉末的变形
• 5.2.3 压制压力与压坯密度的关系
• 5.3 镁合金的真空脱氢-原位热压成形技术
• 5.4 真空脱氢-原位热压粉末制备
• 5.5 退火过程的晶粒长大
• 5.6 退火试样晶粒尺寸TEM 观察
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢