论文题目: 高强度变形镁合金组织及性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 董国振
导师: 丁培道
关键词: 镁合金,稀土,热处理,组织,性能
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 镁及镁合金具有比重轻，比强度高、阻尼性、减震性及切削加工性、导热导电性好，电磁屏蔽能力强，可回收等一系列优点，受到人们的极大关注，被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”。变形镁合金材料更具发展前途与潜力，通过变形可以生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品，并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用，获得比铸造镁合金材料更高的强度，更好的延展性，更多样化的力学性能，从而满足更多结构件的需要。ZK60合金是高强度变形镁合金系中性能最优越的一种，而添加稀土元素被认为是改善合金力学性能的有效手段。 本课题研究Mg-Zn-Y，Mg-Zn-Zr，Mg-Zn-Zr-Y系（MZK60～MZK100）等变形镁合金的熔炼、挤压成型、热处理、力学性能、微观组织和断口形貌等，实验研究发现：在传统ZK60基础上增加Zn含量，通过固溶强化和时效强化而提高了合金强度，而对塑性性能影响不明显，实验结果表明，Zn含量在7％左右合金具有最佳的综合力学性能。挤压成型过程中合金发生动态再结晶而获得均匀细小等轴晶，显著改善合金力学性能；稀土元素Y的加入，通过固溶强化和晶粒细化，对合金性能特别是塑性指标有大幅度的提高，最大幅度达100％，认为Y含量1％左右作用最为明显；热处理对合金力学性能的影响较为复杂，固溶加时效处理的效果应考虑两个因素的相互作用，一方面是固溶强化和随后析出强化对性能的积极作用；另一方面是合金长时间高温下保温引起晶粒大幅度长大而恶化了力学性能。热处理效果表现为这两个因素的综合作用，取决于哪种机制起主要作用。仅人工时效能够使第二相由过饱和固溶体中析出，对合金性能有明显积极作用，能够在保持抗拉强度的基础上较大幅度的提高材料的屈服强度。所以，ZK60改进型镁合金优化的推荐成分为Mg-7.0Zn-0.6Zr-1.0Y，推荐均匀化处理温度为390℃，推荐热处理工艺为180℃人工时效24h，典型力学性能（时效态）为：σb=345.66MPa，σ0.2=336.08MPa，延伸率δ=18.88％。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 镁资源
1.2 镁的性质及用途
1.3 镁合金的分类
1.4 变形镁合金的研究、开发和应用
1.5 变形镁合金的强化及原理
1.6 ZK60变形镁合金的发展及研究现状
1.6.1 ZK60合金的组织研究现状
1.6.2 ZK60合金的力学性能研究现状
1.6.3 合金元素和微量元素对ZK60合金组织和性能的影响
1.7 稀土元素在镁合金中的应用
1.8 课题的目的及意义
1.9 课题的研究内容
2 实验过程及研究方法
2.1 实验合金成分设计
2.2 熔炼实验
2.2.1 实验步骤
2.3 均匀化处理及挤压实验
2.3.1 实验设备
2.3.2 实验工艺参数
2.4 热处理实验
2.4.1 试验设备
2.4.2 加热保护装置设计
2.4.3 固溶处理实验
2.4.4 人工时效
2.4.5 固溶处理+人工时效实验
2.5 力学性能测试实验
2.5.1 试验目的
2.5.2 拉伸试样设计
2.5.3 静拉伸性能测试
2.6 金相组织观察
2.6.1 实验目的
2.6.2 金相样品的制备
2.6.3 腐蚀剂的配制
2.7 断口扫描实验
2.7.1 试验设备
2.8 X-射线实验
2.8.1 X-衍射实验设备
2.8.2 X-射线衍射实验条件
3 实验结果
3.1 铸态组织观察
3.2 力学性能测试结果
3.2.1 不同热处理状态下合金的力学性能
3.2.2 Zn元素对合金力学性能的影响规律
3.2.3 热处理对合金力学性能的影响规律
3.2.4 钇元素对合金力学性能的影响规律
3.3 典型拉伸曲线
3.4 金相组织观察及分析结果
3.4.1 挤压态合金显微组织
3.4.2 时效态下显微组织
3.4.3 固溶加人工时效状态显微组织
3.5 拉伸断口观察实验结果
3.6 X-Ray衍射实验结果
4 分析与讨论
4.1 挤压变形对镁合金组织及性能的影响
4.2 合金高温变形组织演变、动态再结晶及强化机制
4.2.1 挤压时合金组织演变过程分析
4.2.2 塑性变形及动态再结晶
4.2.3 细晶强化机制
4.3 稀土元素钇对变形镁合金组织及性能的影响
4.3.1 Mg-Y合金相图分析
4.3.2 稀土对镁合金细化机理分析
4.4 锌对变形镁合金组织及性能的影响
4.4.1 锌对变形镁合金组织的影响
4.4.2 锌对变形镁合金力学性能的影响
4.5 热处理对变形镁合金组织及性能的影响
5 结论
致谢
参考文献
附录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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