铸态和压铸态Mg-Al-Nd镁合金组织与力学性能

论文摘要

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料,它具有密度小、高比强度、高比刚度、优良的导热性和导电性、良好的尺寸稳定性和易于回收等特性。但是,性能较差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一,所以提高镁合金的力学性能是镁合金研究中要解决的首要问题。本文以Mg-Al-Nd镁合金为实验材料,通过显微组织观察、力学性能测试研究了Nd元素对合金的显微组织、力学性能的影响,确定了Mg-Al-Nd镁合金在室温下的抗拉强度、屈服强度及伸长率,另外也研究了热处理对Mg-Al-Nd镁合金组织及力学性能的影响。显微组织分析结果表明:在铸态Mg-Al-Nd镁合金中添加稀土元素Nd可以引起合金组织的显著变化,基体晶粒明显变细,β-Mg17Al12相变为断续、弥散分布的骨骼状或者颗粒状,同时在合金中开始出现新相。对于压铸态Mg-Al-Nd镁合金,随着Nd含量的填加,β-Mg17Al12减少、尺寸变小,而新相则增多变粗;力学性能分析结果表明,随着Nd的添加铸态和压铸态Mg-Al-Nd镁合金的抗拉强度和屈服强度都有所提高,伸长率则是大幅度的提高,进一步增加Nd的含量,合金的力学性能则有所下降。固溶处理可使晶界析出的β-Mg17Al12相分解并溶入到α-Mg基体中。对于铸态Mg-Al-Nd镁合金,固溶处理后的冷却方式对形成过饱和的固溶体组织有很大的影响;合金的力学性能随着冷却时间的延长呈下降的趋势。对于压铸态Mg-Al-Nd镁合金,当固溶处理后保温时间相同,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和伸长率升高,但是屈服强度却降低了。固溶处理后进行时效处理,合金析出β-Mg17Al12相得数量减少,但是连续析出相的数目较多;合金的抗拉强度和伸长率升高,而合金的屈服强度明显下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金概述
• 1.1.1 镁的结构
• 1.1.2 镁合金的分类
• 1.1.3 合金元素在镁合金的作用
• 1.1.4 镁及镁合金的应用
• 1.2 稀土镁合金
• 1.2.1 稀土元素在镁合金中的作用机理
• 1.2.2 稀土在不同系列镁合金中的作用
• 1.2.3 稀土改变了镁合金腐蚀层的结构
• 1.2.4 稀土弱化镁合金微电偶腐蚀的有益作用
• 1.2.5 稀土影响镁合金腐蚀的电化学过程
• 1.2.6 含稀土镁合金国内外研究进展
• 1.3 镁合金的熔炼
• 1.3.1 镁合金熔炼时的气体保护
• 1.3.2 镁合金的熔炼设备
• 1.4 压铸镁合金
• 1.4.1 压铸镁合金的特点
• 1.4.2 压铸镁合金的组织与缺陷
• 1.5 本课题的目的和意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料及样品制备
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铸态镁合金的制备
• 2.3.2 压铸态镁合金的制备
• 2.3.3 铸态镁合金的固溶处理
• 2.3.4 压铸态镁合金的固溶时效处理
• 2.3.5 铸态和压铸镁态合金的显微组织观察
• 2.3.6 铸态和压铸态镁合金的拉伸性能测试
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 铸态 Mg-Al-Nd 镁合金的显微组织
• 3.1.1 原始铸态Mg-Al-Nd 镁合金的显微组织
• 3.1.2 固溶处理后冷却方式对铸态Mg-Al-Nd 镁合金显微组织的影响
• 3.2 压铸态Mg-Al-Nd 镁合金显微组织
• 3.2.1 原始压铸态Mg-Al-Nd 镁合金的显微组织
• 3.2.2 固溶处理对压铸态Mg-Al-Nd 镁合金显微组织的影响
• 3.2.3 时效处理对压铸态Mg-Al-Nd 镁合金显微组织的影响
• 3.3 铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.3.1 原始铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.3.2 相同固溶处理条件下铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.3.3 固溶处理后冷却方式对铸态Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 3.4 压铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.4.1 原始压铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.4.2 相同固溶处理条件下压铸态Mg-Al-Nd 镁合金的力学性能
• 3.4.3 不同固溶处理温度对压铸态Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 3.4.4 时效处理对压铸态Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 3.5 讨论
• 3.5.1 稀土元素Nd 对Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 3.5.2 固溶处理对Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 3.5.3 时效处理对Mg-Al-Nd 镁合金力学性能的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢