添加Nd和Y对Mg-5Zn合金组织及性能的影响

论文摘要

镁合金是最轻的实用金属材料,它具有高的比强度和比刚度,很好的抗磁性,高的电负性和导热性,良好的消震性和切削加工性,但镁合金的强度较低,一直是制约其发展的主要原因,因此,提高镁合金强度,制备出具有良好综合性能的镁合金已成为当前材料研究的热点之一。本文以稀土元素合金强化为手段提高镁合金强度。以纯镁为原材料,分别向其中添加锌和不同比例的混合稀土,制备出不同成分的铸态和热挤压态（挤压比为17.5:1）变形稀土镁合金。通过性能实验和显微组织的观察与分析,研究了锌和稀土元素对其组织和力学性能的影响,并初步探讨了其强化机制。结果表明:RE的加入使Mg-Zn镁合金的铸态组织得到细化,但细化效果随着RE含量的继续增加反而减弱;所有制备的铸态镁合金经350℃热挤压变形后,其铸态组织经碎化、回复再结晶已转变为变形组织,晶粒得到明显细化,第二相组织分布均匀;RE含量越高,晶粒越细小,其组织的变形纤维织构组织越明显,但同时,第二相组织数量增多,导致合金的脆性增强;性能实验也表明,变形后的镁合金强度随着稀土含量的增加成曲线变化规律,RE含量为4%时的合金的室温及高温强度最高;实验还对所制备的变形态镁合金进行了简单的时效处理,但时效处理后的组织和力学性能没有明显变化,初步认定该变形态镁合金为不可热处理强化合金。分析认为,稀土的加入和挤压处理对Mg-Zn合金综合性能影响很大,能够显著细化晶粒,纯化晶界,从而使合金强度和塑性得到显著提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 镁合金的分类及特点
• 1.2.1 镁合金系列
• 1.2.2 主合金元素的作用
• 1.3 稀土镁合金国内外发展及研究现状
• 1.3.1 稀土镁合金的发展
• 1.3.2 稀土在镁合金中的应用
• 1.3.3 稀土元素的作用
• 1.4 变形镁合金的特性及研究进展
• 1.4.1 变形镁合金的特点
• 1.4.2 变形镁合金的强化及原理
• 1.4.3 镁合金的挤压技术
• 1.4.4 挤压变形镁合金的特点
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 铸态稀土镁合金的制备
• 2.1.2 挤压态稀土镁合金的制备
• 2.1.3 时效处理
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 常温拉伸试验
• 2.2.2 高温拉伸试验
• 2.2.3 硬度测试
• 2.2.4 显微组织观察
• 2.2.5 扫描电镜显微组织观察
• 2.3 其他试验过程用到的设备
• 第3章 Nd 和Y 对合金组织及性能的影响
• 3.1 Nd 对铸态合金组织及性能的影响
• 3.1.1 Nd 对铸态合金组织的影响
• 3.1.2 Nd 对铸态合金性能的影响
• 3.1.3 分析与讨论
• 3.2 Nd 对挤压态Mg-5Zn 合金的影响
• 3.2.1 Nd 对挤压态合金组织的影响
• 3.2.2 Nd 对挤压态合金力学性能的影响
• 3.2.3 Nd 对挤压态合金高温性能影响
• 3.2.4 热挤压对稀土镁合金力学性能的影响
• 3.2.5 分析与讨论
• 3.3 Y 对挤压态Mg-5Zn 合金的影响
• 3.3.1 Y 对挤压态合金组织的影响
• 3.3.2 Y 对挤压态合金性能的影响
• 3.3.3 分析与讨论
• 3.4 时效对挤压态Mg-5Zn-Nd 合金的影响
• 3.4.1 时效对挤压态合金性能的影响
• 3.4.2 时效对挤压态合金组织的影响
• 3.4.3 分析与讨论
• 3.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢