Mg基非晶合金及其复合材料的研究

论文摘要

采用铜模铸造法制备了Mg59Ni12Cu15Nd14、Mg60Ni10Cu15Nd15、Mg60Ni10Cu16Nd14和Mg61Ni8Cu16Nd15合金，研究其非晶形成能力和力学性能。实验结果表明：这些合金至少可以形成直径为3mm的非晶合金，其压缩强度都在600MPa以上。其中首次发现Mg60Ni10Cu16Nd14非晶合金的塑性变形量可以达到8．5％。采用铜模铸造法制备了Mg45+xZn20-xNi20Nd15（x=0，5，10，15）合金，研究其非晶形成能力，结果发现：当x=15时，Mg60Zn5Ni20Nd15合金具有最大非晶形成能力，其非晶形成临界尺寸为2mm。用Ni代替Mg77Cu12Zn5Y6中的Cu而制备出Mg77Ni12Zn5Y6非晶合金基复合材料，研究其组织与力学性能。研究发现两种合金的组织相似，为非晶基体上分布着针状Mg相和少量的其他晶态相，但Mg77Ni12Zn5Y6合金中的非晶含量较多，且其压缩强度与塑性均高于Mg77Cu12Zn5Y6合金，分别达到580MPa和8％。采用铜模铸造法制备了Mg77+xNi12-xZn5Y6（x=0，2，4）、Mg73+xNi12Zn5Y10-x（x=0，4，8）和Mg77Ni12Zn9-xY2+x（x=0，2，4）合金，研究Ni、Zn和Y对Mg-Ni-Zn-Y非晶基复合材料组织与力学性能的影响，研究发现随着Ni含量的减少，非晶基体Mg2Ni相消失，基体为完全的非晶相，而且针状Mg相的数量和尺寸均有增加。当Ni的含量为8％时，合金的压缩塑性有了突破性进展达到了21％，但因非晶含量不高，所以强度仅为550MPa；Mg73+xNi12Zn5Y10-x（x=0，4，8）合金的显微组织为非晶基体上分布着针状Mg相和Mg2Ni相。随着Y含量的减少，针状Mg相长大，Mg2Ni相增多。压缩试验表明：Mg73Ni12Zn5Y10合金的强度为最高，达到812MPa，Mg77Ni12Zn5Y6合金的塑性为最大，达到8％；Mg77Ni12Zn9-xY2+x（x=0，2，4）合金均能形成非晶合金复合材料，其显微组织结构为非晶基体上分布着Mg固溶体相和Mg2Ni相，其中，Mg77Ni12Zn5Y6合金以非晶基体相和Mg基固溶体相为主。在x为0、2和4时，合金的断裂强度／塑性变形量分别为580MPa／4．5％、626MPa／0．4％、571MPa／8％。通过组织的变化和剪切带的形成讨论了合金的力学性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 非晶合金的研究进展
• 1.2 块体非晶合金的形成机理
• 1.3 非晶合金的结构
• 1.4 块状非晶合金的力学性能
• 1.5 块体非晶合金的应用
• 1.6 镁基块体非晶合金的研究进展
• 1.7 镁基块体非晶合金基复合材料的研究现状
• 1.8 镁基块体非晶合金的制备方法
• 1.8.1 水淬法
• 1.8.2 金属型直接铸造法
• 1.8.3 铜模低压吹铸法
• 1.8.4 高压压铸法
• 1.8.5 挤压铸造法
• 1.9 镁基非晶合金的性能
• 1.9.1 镁基非晶合金的机械性能
• 1.9.2 镁基非晶合金的耐蚀性能
• 1.10 本课题的研究背景及意义
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验材料配制
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 中间合金的熔炼
• 2.3.2 母合金的熔炼
• 2.3.3 合金的浇铸
• 2.3.4 合金的力学性能试验
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 SEM图像分析
• 2.4.2 X射线衍射
• 第三章 Mg-Ni-Cu-Nd非晶合金的形成能力与力学性能的研究
• 3.1 成分设计
• 3.2 合金的非晶形成能力
• 3.3 合金的力学性能及断口形貌
• 3.4 小结
• 第四章 Mg-Ni-Zn-Nd非晶合金的形成能力与力学性能的研究
• 4.1 成分设计
• 4.2 显微组织观察
• 4.3 XRD分析
• 4.4 Mg-Zn-Ni-Nd合金的力学性能和断口形貌观察
• 4.4.1 Mg-Zn-Ni-Nd合金力学性能分析
• 4.4.2 Mg-Zn-Ni-Nd合金断口形貌观察
• 4.5 小结
• 第五章 Mg-Zn-Ni-Y非晶合金复合材料的组织与力学性能
• 5.1 成分设计
• 77Ni₁₂Zn₅Y₆和Mg₇₇Cu₁₂Zn₅Y₆合金的研究'>5.2 Mg₇₇Ni₁₂Zn₅Y₆和Mg₇₇Cu₁₂Zn₅Y₆合金的研究
• 5.2.1 XRD分析
• 5.2.2 显微组织观察
• 5.2.3 力学性能分析
• 5.2.4 小结
• 5.3 Ni含量对合金组织与力学性能的影响
• 5.3.1 显微组织观察
• 5.3.2 力学性能分析
• 5.3.3 断口形貌观察
• 5.3.4 小结
• 5.4 Y对合金组织与力学性能的影响
• 5.4.1 XRD分析
• 5.4.2 显微组织观察
• 5.4.3 力学性能分析
• 5.4.4 断口形貌观察
• 5.4.5 小结
• 5.5 Zn、Y对合金组织与性能的影响
• 5.5.1 XRD分析
• 5.5.2 显微组织观察
• 5.5.3 力学性能分析
• 5.5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢