元素Gd及热挤压对AM50合金组织与性能的影响

论文摘要

通过对AM50、AM50-1%Gd合金进行不同条件的热处理、热挤压处理,及室温和高温力学性能测试,并采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对不同状态合金进行组织形貌观察,研究了微量元素Gd及热挤压处理对AM50合金组织与性能的影响。结果表明:AM50合金经元素Gd合金化后,其组织结构由α-Mg基体、Mg17Al12相和Mg2Gd相组成,其中高熔点的颗粒状Mg2Gd相弥散分布在合金的基体中;元素Gd可有效提高AM50合金在室温及高温的抗拉和屈服强度,随拉伸试验温度提高,强度提高的幅度值增大。合金经固溶处理可降低屈服强度,提高塑性。AM50和AM50-1%Gd合金经热挤压后,可明显细化晶粒尺寸,提高合金的抗拉和屈服强度;随挤压温度降低,晶粒尺寸减小,合金的强度值提高幅度增大。挤压合金经时效处理后,Mg17Al12相呈细小颗粒状沿晶界弥散析出,可再次提高合金在室温和高温的抗拉和屈服强度,其室温抗拉、屈服强度值分别达到316.5MPa和233.9MPa,与铸态合金相比,提高幅度分别为83%和155.2%。挤压态合金中的细小晶粒来自于热挤压期间发生的动态再结晶;热挤压提高合金抗拉强度的原因是形变强化和细晶强化,而形变强化、细晶强化和第二相弥散强化是时效态合金具有较好综合力学性能的主要原因。挤压态合金在不同温度下瞬时拉伸的变形机制是位错滑移和孪晶变形,随拉伸温度提高,合金中位错密度减少,形变强化作用减弱,是导致合金强度降低的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金概述
• 1.1.1 镁的特点
• 1.1.2 镁合金的特点及应用
• 1.2 国内外镁合金发展概况及研究进展
• 1.2.1 镁合金的发展简介
• 1.2.2 我国镁合金现状
• 1.2.3 变形镁合金的研究进展
• 1.3 镁合金的强化原理
• 1.3.1 固溶时效硬化原理
• 1.3.2 晶界强化
• 1.3.3 时效强化机理
• 1.4 镁合金的晶粒细化及热处理
• 1.4.1 镁合金的晶粒细化
• 1.4.2 镁合金的热处理
• 1.5 稀土元素对镁合金的影响
• 1.6 镁合金的挤压技术
• 1.7 合金的拉伸性能及影响因素
• 1.8 本课题提出的目的及意义
• 第二章 实验内容与方法
• 2.1 实验材料及试样制备
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 热处理工艺的确定
• 2.3.2 合金的热挤压工艺
• 2.3.3 组织形貌观察
• 2.3.4 元素的成分分布与相分析
• 2.3.5 力学性能测试
• 2.3.6 断口形貌分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 AM50合金的组织与性能
• 3.1.1 AM50合金的组织结构
• 3.1.2 AM50合金的力学性能
• 3.2 热挤压处理对AM50合金组织与性能的影响
• 3.2.1 热挤压对AM50合金组织结构的影响
• 3.2.2 热挤压对AM50合金力学性能的影响
• 3.2.3 挤压态AM50合金在拉伸期间的变形特征
• 3.3 时效对挤压态AM50合金力学性能的影响
• 3.4 元素Gd对AM50合金组织与性能的影响
• 3.4.1 元素Gd对AM50合金组织结构的影响
• 3.4.2 AM50-1%Gd合金的相组成及成分分布
• 3.4.3 元素Gd对AM50合金力学性能的影响
• 3.4.4 热处理对AM50-1%Gd合金力学性能的影响
• 3.5 热挤压处理对AM50-1%Gd合金组织与性能的影响
• 3.5.1 热挤压态与铸态AM50-1%Gd合金组织结构的比较
• 3.5.2 热挤压温度对AM50-1%Gd合金组织结构的影响
• 3.5.3 热挤压态与铸态AM50-1%Gd合金力学性能的比较
• 3.5.4 热挤压温度对AM50-1%Gd合金力学性能的影响
• 3.6 时效对挤压态AM50-1%Gd合金组织与性能的影响
• 3.6.1 时效对挤压态AM50-1%Gd合金组织结构的影响
• 3.6.2 时效对挤压态AM50-1%Gd合金力学性能的影响
• 3.7 断口形貌特征
• 3.8 元素Gd及热挤压提高AM50合金力学性能的理论分析
• 3.8.1 第二相弥散强化
• 3.8.2 热挤压期间的动态再结晶
• 3.8.3 挤压处理提高镁合金力学性能的理论分析
• 3.8.4 镁合金的塑性变形机制
• 3.8.5 镁合金的拉伸断裂机制
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢