普通凝固准晶增强Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al合金组织与性能

论文摘要

由于准晶具有优异的机械和物理性能,具备改善镁合金性能的内在潜力,而使准晶增强镁合金材料的研究备受关注。因此,本论文针对普通凝固准晶增强镁合金材料的制备、组织及性能开展深入、系统的研究,对推动镁合金的快速发展及广泛应用具有重要的理论与实际意义。本文选取Mg-Zn-Y二十面体准晶为研究对象,采用普通凝固技术成功地制备出不同准晶含量的准晶增强Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al合金。对准晶增强Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al合金微观组织及性能的变化规律进行了深入、系统的研究,在此基础上研究了Zn、Y及Al等元素含量对准晶相含量及形貌的影响规律。首次在普通凝固条件下研究了冷却速率对合金微观组织的影响,并得出了准晶相形貌随冷却速率的变化规律;探讨了准晶相的形成机制,并首次系统地研究了Mg-Zn-Y二十面体准晶相的生长方式,建立了各种形貌准晶相的生长几何模型;研究了热处理对Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al系合金微观组织及准晶相的影响,分析了热处理过程中α-Mg晶粒的球化机制,并首次研究了热处理过程中析出的第二相Al2Y颗粒对α-Mg晶粒球化的影响机制,且分别给出了α-Mg晶粒的球化过程及第二相Al2Y颗粒对α-Mg晶粒球化影响的几何模型。分别研究了不同成分的准晶增强Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al合金的力学性能,并结合合金的微观组织进行了对比分析;首次对比研究了普通凝固条件下不同成分的准晶增强Mg-Zn-Y及Mg-Zn-Y-Al合金摩擦磨损性能,探讨了载荷、时间等外部因素及合金微观组织等内部因素对干摩擦工况下磨损性能的影响规律,并对磨损表面形貌和磨屑进行了研究。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 准晶的研究现状
• 1.2.1 准晶的发现
• 1.2.2 准晶的分类
• 1.2.3 准晶的几何模型
• 1.2.4 准晶的制备方法
• 1.2.4.1 快速凝固法
• 1.2.4.2 机械合金化法
• 1.2.4.3 普通凝固法
• 1.2.5 准晶材料的应用
• 1.2.5.1 准晶材料在表面改性材料中的应用
• 1.2.5.2 准晶作为结构材料增强相的应用
• 1.3 镁系准晶研究现状
• 1.3.1 Mg-Zn-Al（Ga）系合金
• 1.3.2 Mg-Al-X（X=Cu，Zn，Pd，Ag，Pt）系合金
• 1.3.3 Mg-Zn-RE（RE=Y，及Gd 到Er 的稀土元素）系合金
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验原材料
• 2.2 Mg-Zn-Y 及Mg-Zn-Y-Al 合金的制备
• 2.2.1 合金成分设计
• 2.2.2 合金熔炼与浇注
• 2.2.3 实验所用金属模具的设计
• 2.3 合金的热处理
• 2.4 合金相组成及微观组织分析
• 2.5 材料性能测试
• 2.5.1 拉伸实验
• 2.5.2 磨损实验
• 2.6 研究技术路线
• 2.7 本章小结
• 第三章 普通凝固Mg-Zn-Y 合金微观组织
• 3.1 引言
• 60-3xZn_40+2xY_x 系合金微观组织'>3.2 Mg_60-3xZn_40+2xY_x系合金微观组织
• 25Y_x 系合金微观组织'>3.3 MgZn₂₅Y_x系合金微观组织
• 25Y_x 系合金微观组织的影响'>3.3.1 Y 含量对MgZn₂₅Y_x系合金微观组织的影响
• 25Y_x 合金的元素分布'>3.3.2 MgZn₂₅Y_x合金的元素分布
• 3.3.3 准晶相的形成机制分析
• 25Y_x 合金微观组织的影响'>3.3.4 冷却速率对MgZn₂₅Y_x合金微观组织的影响
• 6xY_x 合金微观组织'>3.4 MgZn_6xY_x合金微观组织
• 3.5 准晶相的生长方式研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 普通凝固Mg-Zn-Y-Al 合金微观组织
• 4.1 引言
• 4.2 D 系合金微观组织
• 4.2.1 Mg-25Zn-2.5Y-2.5Al 合金微观组织
• 4.2.2 Mg-9Zn-1.5Y-2.5Al 合金微观组织
• 4.2.3 Mg-15Zn-45Al 合金微观组织
• 6xY_xAl₆ 系合金微观组织'>4.3 MgZn_6xY_xAl₆系合金微观组织
• 9Y_xAl₆ 系合金微观组织'>4.4 MgZn₉Y_xAl₆系合金微观组织
• 4.5 热处理对Mg-Zn-Y-Al 合金微观组织的影响
• 4.6 α-Mg 晶粒球化机制分析
• 4.6.1 α-Mg 晶粒球化过程分析
• 4.6.2 第二相颗粒对晶粒球化的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 普通凝固Mg-Zn-Y 及Mg-Zn-Y-Al 系合金的拉伸性能
• 5.1 引言
• 6xY_x 系合金的拉伸'>5.2 MgZn_6xY_x系合金的拉伸
• 5.2.1 拉伸性能
• 5.2.2 拉伸断口观察
• 6xY_xAl₆ 系合金的拉伸'>5.3 MgZn_6xY_xAl₆系合金的拉伸
• 5.3.1 拉伸性能
• 5.3.2 拉伸断口观察
• 6xY_x与MgZn_6xY_xAl₆ 系合金拉伸性能对'>5.4 MgZn_6xY_x与MgZn_6xY_xAl₆系合金拉伸性能对
• 5.5 本章小结
• 第六章 普通凝固Mg-Zn-Y 及Mg-Zn-Y-Al 合金的摩擦磨损行为
• 6.1 引言
• 25Y_x 系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为'>6.2 MgZn₂₅Y_x系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为
• 6.2.1 摩擦系数
• 6.2.2 磨损质量损失
• 6.2.3 摩擦磨损表面及磨屑形貌分析
• 6xY_x 系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为'>6.3 MgZn_6xY_x系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为
• 6.3.1 摩擦磨损性能
• 6.3.2 摩擦磨损表面及磨屑形貌分析
• 6xY_xAl₆ 系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为'>6.4 MgZn_6xY_xAl₆系合金在干摩擦工况下的摩擦磨损行为
• 6.4.1 摩擦磨损性能
• 6.4.2 摩擦磨损表面分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract