论文摘要
镁合金具有密度小,电子屏蔽能力强,阻尼减震性能好,机械加工方便,使其在汽车、电子、航空等领域获得了越来越广泛的应用。但镁合金的应用远不及其它主要金属材料,造成这种现状的主要原因在于镁合金材料自身的强度低、脆性大、耐蚀性差和高温性能差等原因。因此,通过晶粒细化的方法,积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径,对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。本文以目前使用最广泛的AZ91镁合金为对象,研究了电磁搅拌和合金元素Ce、Sr、Ca的复合作用对其显微组织及性能的影响,并对其组织细化机理进行了探讨。采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等对合金的组织结构进行了观察与分析,测量了合金晶粒尺寸及硬度值,并对两者之间的关系进行了回归分析。结果表明:电磁搅拌和合金元素的复合作用都能明显细化铸态AZ91镁合金合金组织。在100V电磁搅拌电压的条件下,分别加入0.2%～0.8%Ce、0.1%～0.3%Sr和0.1%～0.3%Ca,当Ce、Ca、Sr的含量分别为0.8%、0.2%和0.2%时合金晶粒尺寸最小,硬度值最大。回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-petch公式。此外,利用差热分析探讨了电磁搅拌和Ce、Sr、Ca对AZ91镁合金的晶粒细化机制,晶粒细化可归结于合金过冷度的减小。利用静态失重法、X射线衍射仪和能谱分析仪研究了电磁搅拌和Ce、Sr、Ca复合处理对AZ91镁合金在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀规律。结果表明,电磁搅拌和0.2%～0.8%Ce的加入可显著降低基体合金的腐蚀速度,在电磁搅拌电压为100V条件下,加入0.5%Ce时合金的腐蚀速度降低幅度最大。电磁搅拌与0.1%～0.3%Sr的复合作用也可改善合金的腐蚀性能,其作用不及稀土元素Ce。0.1%～0.3%Ca元素的加入对合金的腐蚀性能产生不利影响。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 镁及镁合金概述1.1.1 纯镁的物理性能及力学性能1.1.2 镁合金的物理性质及力学性能1.2 镁合金的应用1.2.1 汽车工业1.2.2 3C产品1.2.3 航空航天1.2.4 军事领域1.3 电磁搅拌在镁合金中的研究现状1.3.1 电磁搅拌优点1.3.2 电磁搅拌细化机理1.3.3 电磁搅拌技术在铝合金中的研究与应用1.4 晶粒细化技术现状1.4.1 晶粒细化的意义1.4.2 晶粒细化工艺1.5 镁合金的腐蚀1.5.1 镁及镁合金的腐蚀1.5.2 主要合金元素对镁合金耐蚀性能的影响1.5.3 提高耐蚀性能的措施1.6 选题意义及拟研究的主要内容1.6.1 选题意义1.6.2 拟研究的主要内容第二章 基于ANSYS的AZ91镁合金电磁搅拌模拟2.1 引言2.2 ANSYS软件介绍2.3 电磁搅拌的计算模型2.4 有限元模拟过程2.5 电磁搅拌模拟结果分析2.5.1 磁场模拟结果2.5.2 流速场模拟的结果分析2.6 本章小结第三章 电磁搅拌对AZ91镁合金显微组织的影响3.1 引言3.2 实验方法3.3 实验结果与分析3.3.1 Mg-Al二元合金相图分析3.3.2 铸态组织3.3.3 元素分布3.3.4 硬度3.3.5 晶粒细化机制3.4 本章小结第四章 电磁搅拌和Ce对AZ91镁合金显微组织与性能的影响4.1 引言4.2 实验方法4.3 实验结果与分析4.3.1 铸态组织4.3.2 元素分布4.3.3 硬度4.3.4 组织细化机理探讨4.4 本章小结第五章 电磁搅拌和Sr对AZ91镁合金显微组织与性能的影响5.1 引言5.2 实验方法5.3 实验结果与分析5.3.1 铸态组织5.3.2 元素分布5.3.3 硬度5.3.4 组织细化机理5.4 本章小结第六章 电磁搅拌和Ca对AZ91镁合金显微组织与性能的影响6.1 引言6.2 实验方法6.3 实验结果与分析6.3.1 铸态组织6.3.2 元素分布6.3.3 硬度6.3.4 组织细化机理探讨6.4 本章小结第七章 电磁搅拌、Ce、Sr、Ca对AZ91镁合金腐蚀性能的影响7.1 引言7.2 实验方法7.3 实验结果与分析7.3.1 电磁搅拌对AZ91-X%Ce镁合金腐蚀性能的影响7.3.2 电磁搅拌对AZ91-X%Sr镁合金腐蚀性能的影响7.3.3 电磁搅拌对AZ91-X%Ca镁合金腐蚀性能的影响7.3.4 腐蚀机理7.4 本章小结第八章 全文总结参考文献附录A附录B附录C
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