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铝硅镁合金时效理论及实验表征

2020-12-01阅读(931)

铝硅镁合金时效理论及实验表征

论文摘要

本文通过使用万能材料实验机、热分析仪（DSC）、光学金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）等多种测量手段对Al-7Si-0.55Mg合金和ZL114合金的时效硬化行为和时效析出行为进行研究。采用EET理论对AlSiMg合金时效过程各类晶胞的价电子结构进行计算,由计算结果解释AlSiMg合金时效析出序列。另外,采用棒状析出模型对Al-7Si-0.55Mg合金时效析出过程的析出相晶粒尺寸和硬度曲线进行估算。得出以下结论:（1）通过EET理论BLD键距差法计算得到Al-Si-Mg合金时效过程8类晶胞结构:α-Al、α-Mg、α-Si、α-AlMg、α-AlSi、α-AlSiMg、Mg2Si、G.P.区的价电子结构,分析了合金时效的驱动机理,以及析出相的析出序列。理论分析的结论与时效过程的实验表征结果相一致。（2）根据时效析出热力学和形核长大的动力学理论,建立棒状析出相的形核长大模型,根据位错强化理论建立了棒状析出相的强化模型,并对Al-7Si-0.55Mg合金时效过程的析出相形核长大及硬度曲线进行估算。实验硬度峰较理论时效硬度峰提前,原因是理论模型未考虑合金样品的壁厚。（3）尝试电化学测试手段,即通过测定合金的电化学腐蚀参数（自腐蚀电位和腐蚀电流密度）变化来表征合金的时效析出行为。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 铝合金
  • 1.2 铝合金的强化方法
  • 1.3 AlSiMg系铝合金时效力学性能表征
  • 1.3.1 抗拉强度
  • 1.3.2 硬度
  • 1.3.3 显微组织表征
  • 1.4 铝合金时效硬化理论研究发展概况
  • 1.4.1 脱溶序列
  • 1.4.2 脱溶相结构形状与脱溶机制
  • 1.4.3 时效强化机制
  • 1.5 选题意义及研究方向
  • 1.5.1 研究意义
  • 1.5.2 研究路线
  • 第二章 实验原理与方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.2 合金化过程
  • 2.2.1 合金的熔铸
  • 2.2.2 热处理
  • 2.3 时效过程表征
  • 2.3.1 力学性能实验
  • 2.3.2 DSC实验
  • 2.3.3 显微组织分析实验
  • 2.3.4 电化学实验
  • 第三章 EET理论与键距差法（BLD）
  • 3.1 基本概念
  • c'>3.1.1 共价电子nc
  • l'>3.1.2 晶格电子nl
  • m'>3.1.3 磁电子nm
  • d'>3.1.4 哑对电子nd
  • 3.2 EET理论的几个基本假设
  • 3.2.1 关于分子和固体中原子状态的假定
  • 3.2.2 关于不连续状态杂化的假定
  • 3.2.3 关于键距的假定
  • 3.3 键距差（BLD）法
  • a方程'>3.3.1 ra方程
  • A的计算'>3.3.2 IA的计算
  • A方程'>3.3.3 nA方程
  • 3.3.4 求解与比较
  • 第四章 相空间电子结构与Al-Si-Mg合金时效硬化
  • 4.1 Al-Si-Mg合金的价电子结构
  • 4.1.1 α-Al相空间的电子结构
  • 4.1.2 Mg相空间的电子结构
  • 4.1.3 Si相空间的电子结构
  • 4.1.4 α-AlSi晶胞的电子结构
  • 4.1.5 α-AlMg的电子结构
  • 4.1.6 α-AlSiMg的电子结构
  • 4.1.7 G.P.区的电子结构
  • 2Si相空间的电子结构'>4.1.8 Mg2Si相空间的电子结构
  • 4.2 电子结构与合金的强化机理
  • 4.3 AlSiMg系合金时效的一些实验表征
  • 4.3.1 DSC实验表征Al-7Si-0.55Mg的时效过程
  • 4.3.2 硬度实验表征Al-7Si-0.55Mg合金的时效过程
  • 4.3.3 显微组织表征ZL114A合金的时效过程
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 棒状强化相时效析出硬化模型的应用
  • 5.1 建立模型的设想
  • 5.2 微观组织演变模型
  • 5.2.1 时效析出热力学模型
  • 5.2.2 形核与长大
  • 5.2.3 初始条件的设定
  • 5.2.4 长大与粗化
  • 5.3 析出强化模型
  • 5.3.1 基本位错强化模型的推导
  • 5.3.2 棒状析出相的强化模型
  • 5.4 模型的应用
  • 5.4.1 参数的确定
  • 5.4.2 模型估算结果及实验结果对比:
  • 5.5 结论
  • 第六章 铸造铝合金时效硬化的电化学性能表征
  • 6.1 时效处理对铸造铝合金硬度的影响
  • 6.1.1 时效处理对ZL114A合金维氏硬度的影响
  • 6.1.2 时效处理对ZL201合金维氏硬度的影响
  • 6.2 时效处理对铸造铝合金的自腐蚀电位的影响
  • 6.2.1 时效处理对ZL114A合金的自腐蚀电位的影响
  • 6.2.2 时效处理对ZL201合金的自腐蚀电位的影响
  • corr的影响'>6.3 时效处理对铸造铝合金的腐蚀电流密度Icorr的影响
  • corr的影响'>6.3.1 时效处理对ZL114A合金的腐蚀电流密度Icorr的影响
  • corr的影响'>6.3.2 时效处理对ZL201合金的腐蚀电流密度Icorr的影响
  • 6.4 结论
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表论文情况

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