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超高强Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr合金的挤压变形和组织性能研究

2020-12-25阅读(574)

超高强Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr合金的挤压变形和组织性能研究

论文摘要

本文对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr合金进行了挤压变形和时效处理。通过OM、SEM、TEM等手段对铸态、挤压后和时效后的合金进行了显微组织观察;使用热力学计算软件和DSC等手段研究合金的均匀化处理工艺;利用万能拉伸机对合金的室温拉伸和高温拉伸性能进行了测试;利用时效硬化曲线和TEM对合金的时效行为进行了研究。研究发现,合金经过热挤压之后,发生了动态再结晶,晶粒发生了明显的细化。合金中的第二相变得更加细小,且分布更加均匀,合金的力学性能大幅度提高。经过分析,我们得知:挤压比的上升、挤压速率的下降和挤压温度的降低,都有利于合金再结晶之后得到晶粒细小的组织,有利于使合金达到更高的抗拉强度、屈服强度和延伸率。合金通过挤压之后,挤压棒材存在明显的挤压丝织构。合金的动态再结晶过程需要有足够的温度和挤压比,再结晶小晶粒主要在模具变形区形核。对合金进行时效处理后发现,合金在时效初期析出圆球状第二相β″,在时效峰值时大量存在β′相,β′相的大量存在是合金在峰时效时强度达到最高的原因。通过挤压时效之后Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr合金达到的最高抗拉强度和屈服强度分别为439MPa和401MPa。研究发现,在合金中存在着大量的第二相,主要是Mg、Gd、Y等组成的共晶相,也存在着对晶粒细化有明显作用的单质Zr。合金中存在着一种长周期堆垛有序结构（LPSO）,这些第二相和结构对合金强度的提高都有积极意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 镁及镁合金概述
  • 1.2.1 镁及镁合金性质特点
  • 1.2.2 镁合金的强化机制
  • 1.3 高强稀土镁合金简介
  • 1.4 Mg-Gd-Y-Zn-Zr 合金研究现状
  • 1.4.1 Mg-Gd-Y 系合金
  • 1.4.2 热挤压对Mg-Gd-Y 系合金组织和性能的影响
  • 1.4.3 挤压温度对镁合金组织和性能的影响
  • 1.4.4 挤压比对镁合金组织和性能的影响
  • 1.4.5 挤压速率对镁合金组织和性能的影响
  • 1.4.6 时效处理对Mg-Gd-Y 系合金组织和性能的影响
  • 1.5 本文主要研究内容
  • 第2章 试验材料与试验方法
  • 2.1 试验方案
  • 2.2 试验材料
  • 2.3 试验方法
  • 2.3.1 热力学相图计算
  • 2.3.2 均匀化处理
  • 2.3.3 热挤压
  • 2.3.4 时效处理
  • 2.3.5 OM 组织观察
  • 2.3.6 SEM 组织观察
  • 2.3.7 TEM 组织观察
  • 2.3.8 DSC 分析
  • 2.3.9 同步辐射织构测试
  • 2.3.10 室温拉伸试验
  • 2.3.11 高温拉伸试验
  • 2.3.12 硬度测试
  • 第3章 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金铸态组织性能测试及相图计算
  • 3.1 引言
  • 3.2 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金铸态显微组织
  • 3.2.1 合金铸态OM 组织
  • 3.2.2 合金铸态TEM 显微组织
  • 3.2.3 合金铸态拉伸力学性能
  • 3.3 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金的热力学相图计算及热处理工艺设计
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 热挤压对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金组织和性能的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金的均匀化处理工艺设计
  • 4.2.1 合金的均匀化处理工艺设计
  • 4.2.2 合金的均匀化处理后TEM 组织观察
  • 4.3 挤压比对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金组织和性能的影响
  • 4.3.1 不同挤压比下合金的OM 组织
  • 4.3.2 不同挤压比下合金的SEM 显微组织
  • 4.3.3 不同挤压比下合金的TEM 显微组织
  • 4.3.4 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金挤压的再结晶过程
  • 4.3.5 合金的织构分析
  • 4.3.6 不同挤压比下合金的室温力学性能
  • 4.3.7 合金的高温力学性能
  • 4.4 挤压速率对合金组织和性能的影响
  • 4.4.1 不同挤压速率下合金的OM 组织
  • 4.4.2 不同挤压速率下合金的SEM 显微组织
  • 4.4.3 挤压态合金的TEM 显微组织
  • 4.4.4 不同挤压速率下合金的室温拉伸性能
  • 4.4.5 合金挤压棒材的高温拉伸性能
  • 4.4.6 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金棒材的位置和方向上差异
  • 4.5 挤压温度对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金组织和性能的影响
  • 4.5.1 不同挤压温度下合金的OM 组织
  • 4.5.2 不同挤压温度下合金的SEM 显微组织和EDS 分析
  • 4.5.3 不同挤压温度下合金的室温力学性能
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金的时效处理
  • 5.1 引言
  • 5.2 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金的时效硬度曲线
  • 5.3 Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金时效过程中的时效析出
  • 5.4 时效对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.3Zr 合金室温力学性能的影响
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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