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准晶增强的Mg-Zn-Gd-（Y）系合金显微组织、力学性能及热压缩变形行为的研究

2020-12-07阅读(310)

准晶增强的Mg-Zn-Gd-（Y）系合金显微组织、力学性能及热压缩变形行为的研究

论文摘要

Mg-Zn系合金是镁合金中最早开发和应用最广的合金系之一,但与铝合金相比,其较低的强度限制了它的广泛应用,为了改善Mg-Zn系合金的性能,本文尝试通过添加Gd、Y元素引入准晶来强化Mg-Zn系合金,Mg -Zn -Gd -（Y）系准晶是一种有独特对称结构、高温下稳定的FK型电子金属间化合物,在Mg-Zn系合金中添加适量的Gd、Y或（Gd+Y）元素可使合金中的主要强化相为准晶相。本文对Mg-Zn-Gd和Mg-Zn-Gd-Y系合金的显微组织及力学性能进行了研究,并就后一种合金的热变形行为进行了详细分析。研究表明:1.当Zn元素含量不变,随着Gd含量增加,Mg -Zn -Gd合金中的第二相依次从准晶相+Mg7Zn3相到准晶相再到准晶相+W相转变,Mg -Zn -Gd -Y系合金在Zn/（Gd+Y）在5～7的范围内,合金中的第二相主要为准晶相,准晶相的成份接近Mg30Zn60（Gd+Y）10;2.准晶相相对Mg7Zn3相、W相而言,在对Mg -Zn -Gd -（Y）合金性能的改善方面具有比较优势,第二相为准晶相的Mg-Zn-Gd-（Y）合金具有较好的综合力学性能,挤压态Mg- 3.5Zn- 0.6Gd（at.%）合金的的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为284Mpa,187 Mpa和13.3%,挤压态Mg -8Zn -2Gd -1Y（wt.%）合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为281Mpa,176Mpa和15%。同时,挤压态高准晶含量Mg -Zn -Gd -Y合金比低准晶含量的合金织构弱,但Mg -Zn -Gd -Y合金中形成的织构对合金力学性能的影响较弱,析出相多少和晶粒大小是两种合金力学性能差异的主要原因;3.在热压缩塑性变形过程中,准晶有利于孪晶的生成,可以促进Mg-Zn-Gd-Y合金的动态再结晶,高准晶含量的Mg-Zn-Gd-Y合金具有更好的塑性变形能力。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 准晶的结构及其性能
  • 1.1.1 准晶与晶体的结构差异
  • 1.1.2 准晶的结构单元及密堆规律
  • 1.2 镁合金的塑性变形特征
  • 1.2.1 镁合金中的位错运动
  • 1.2.2 镁合金中的孪生
  • 1.3 镁合金的强化途径
  • 1.3.1 热处理强化
  • 1.3.2 细晶强化
  • 1.3.3 弥散强化
  • 1.4 准晶增强镁基合金的研究进展
  • 1.4.1 镁基准晶的形成特征
  • 1.4.2 镁基准晶材料的制备
  • 1.4.3 Mg-Zn-RE 合金中的准晶
  • 1.5 本文研究背景及内容
  • 参考文献
  • 第二章 实验过程及研究方法
  • 2.1 工艺路线
  • 2.2 熔炼过程
  • 2.3 固溶处理
  • 2.4 热挤压实验
  • 2.5 微观分析
  • 2.5.1 光学显微组织分析（OM）
  • 2.5.2 扫描电子显微分析（SEM）
  • 2.5.3 透射电子显微分析（TEM）
  • 2.5.4 X 射线衍射分析（XRD）
  • 2.6 性能测试
  • 2.6.1 力学性能测试
  • 2.6.2 高温压缩变形实验
  • 2.7 小结
  • 参考文献
  • 第三章 Mg-Zn-Gd 合金铸态和挤压态显微组织和力学性能
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验结果
  • 3.2.1 Mg-Zn-Gd 铸态合金的显微组织
  • 95.9Zn3.5Gd0.6 合金的热处理态的微观组织'>3.2.2 Mg95.9Zn3.5Gd0.6合金的热处理态的微观组织
  • 3.2.3 Mg-Zn-Gd 合金挤压态的微观组织
  • 3.2.4 Mg-Zn-Gd 合金的铸态和挤压态的力学性能
  • 3.3 分析和讨论
  • 3.3.1 合金成分对准晶相形成的影响
  • 3.3.2 析出相对Mg-Zn-Gd 合金力学性能的影响
  • 3.4 小结
  • 文献
  • 第四章 Mg-Zn-Gd-Y 合金中的显微组织和力学性能
  • 引言
  • 4.1 Mg-Zn-Gd-Y 合金铸态的第二相分析
  • 4.2 Mg-Zn-Gd-Y 合金固溶处理和挤压后的微观
  • 4.3 准晶对Mg-Zn-Gd-Y 合金织构的影响
  • 4.4 不同准晶含量Mg-Zn-Gd-Y 合金挤压态力学性能
  • 4.5 小结
  • 文献
  • 第五章 不同准晶含量的Mg-Zn-Gd-Y 合金的高温热压缩变形行为
  • 引言
  • 5.1 Mg-Zn-Gd-Y 合金热压缩的真应力-应变曲线
  • 5.2 Mg-Zn-Gd-Y 合金流变应力与应变速率的关系
  • 5.3 变形速率对Mg-Zn-Gd-Y 合金组织的影响
  • 5.4 准晶对Mg-Zn-Gd-Y 合金热变形过程中组织的影响
  • 5.5 准晶对Mg-Zn-Gd-Y 合金塑性变形机制的影响
  • 5.7 小结
  • 文献
  • 第六章 总结
  • 附录-中试生产Mg-Zn-Gd 合金的显微组织和力学性能
  • 致谢
  • 硕士期间发表论文

    • 相关论文文献

    • [1].铸态Mg-Zn-Gd合金中准晶相的应变速率敏感性研究[J]. 电子显微学报 2017(05)
    • [2].热轧不同Gd含量Mg-Zn-Gd镁合金室温成形性探讨[J]. 物理测试 2018(01)
    • [3].医用Mg-Zn-Gd合金微观结构与腐蚀产物分析[J]. 中国组织工程研究 2017(14)
    • [4].不同Gd含量对变形Mg-Zn-Gd合金织构和室温成形性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程 2013(10)
    • [5].Mg-Zn-Gd合金的微观组织和力学性能[J]. 稀有金属 2016(01)
    • [6].生物医用挤压态Mg-Zn-Gd镁合金的组织与耐电化学腐蚀性能[J]. 中国腐蚀与防护学报 2016(03)
    • [7].Mg-Zn-Gd准晶增强AZ31镁基复合材料的摩擦磨损性能[J]. 中国有色金属学报 2016(04)
    • [8].Mg-Zn-Gd合金中二十面体准晶相组织演变分析[J]. 武汉科技大学学报 2016(05)
    • [9].Mg-Zn-Gd镁合金SSIMA法等温半固态组织演变[J]. 特种铸造及有色合金 2014(08)
    • [10].Mg-Zn-Gd三元铸造镁合金的自由凝固路径选择[J]. 金属学报 2015(05)

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