Mg-8Gd-4Y-xZn合金组织结构和强韧化协同调控研究
发布时间：2024-01-20 12:59
轻质高性能镁合金是汽车、航空航天、国防军工等领域亟需的轻量化材料,对降低能耗和提高机动性具有重要意义。Mg-RE系合金是目前已经工程化应用的高强合金系列,但其时效后塑性通常较差,无法满足某些关键承力结构件的性能要求。通过向Mg-RE合金中添加适量Zn,合金中会出现LPSO结构相等,同时合金的塑性得到改善。但是目前关于Mg-RE-Zn系合金组织演变机制的研究仍然较少,合金的强韧化机制仍不明确。本论文以此为立题依据,设计了 Mg-8Gd-4Y-xZn-0.5Zr(x=0.6、1.1、1.6)合金(分别简称为0.6Zn、1.1Zn和1.6Zn合金),系统研究了合金不同状态下的组织、结构及力学性能,着重分析了合金中不同组织结构对力学性能的影响作用,并最终解释了合金的强韧化机理。铸态0.6Zn、1.1Zn和1.6Zn合金组织均由α-Mg基体、晶界相以及晶界附近的层错组成。0.6Zn合金中晶界第二相包括Mg24(Gd,Y)5和(Mg,Zn)3(Gd,Y),两相成离异分布状态,1.1Zn合金和1.6Zn合金中晶界第二相包括(Mg,Zn)3(Gd,Y)和18R-LPSO结构相,两相成共生交替分布。Mg...
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 镁合金塑性变形及强韧化机制
1.1.1 镁合金塑性变形机制
1.1.2 镁合金强韧化机制
1.2 含LPSO结构相高性能镁合金研究现状
1.2.1 LPSO结构相研究现状
1.2.2 LPSO结构相强韧化机制
1.2.3 高性能Mg-RE-Zn合金研究现状
1.3 研究目的及意义
1.4 研究内容
2 实验材料及研究方法
2.1 工艺技术路线
2.2 合金制备
2.3 实验方法
2.3.1 热处理实验
2.3.2 热压缩模拟
2.3.3 热挤压
2.4 显微组织及物相分析
2.4.1 光学显微镜(OM)观察
2.4.2 X射线衍射(XRD)分析
2.4.3 扫描电子显微组织(SEM)观察
2.4.4 透射电子显微组织(TEM)观察
2.4.5 差示扫描量热(DSC)分析
2.4.6 电子背散射(EBSD)观察
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 力学性能测试
2.5.3 蠕变性能测试
3 Mg-8Gd-4Y-xZn合金铸态组织与性能研究
3.1 铸态显微组织分析
3.1.1 Zn含量对合金显微组织的影响
3.1.2 铸态合金溶质原子分布
3.1.3 铸态合金中的相组成
3.2 Zn含量对合金凝固过程的影响
3.3 铸态合金的力学性能
3.4 本章小结
4 Mg-8Gd-4Y-xZn合金热处理过程中组织结构演变研究
4.1 均匀化热处理
4.1.1 热处理工艺研究
4.1.2 均匀化态相组成
4.1.3 过烧分析
4.2 组织演变分析
4.2.1 组织演变规律
4.2.2 组织演变机制
4.2.3 LPSO结构相演变影响因素
4.3 层片状LPSO结构相研究
4.3.1 晶内层片状LPSO结构相制备
4.3.2 层片状结构对合金力学性能的影响
4.4 本章小结
5 Mg-8Gd-4Y-xZn合金的热压缩模拟研究
5.1 真应力-应变曲线
5.2 本构方程和热加工图
5.2.1 参数计算
5.2.2 本构方程
5.2.3 热加工图
5.3 合金热变形组织分析
5.4 本章小结
6 Mg-8Gd-4Y-xZn合金挤压和峰时效态组织与性能研究
6.1 挤压
6.1.1 挤压态组织与性能分析
6.1.2 晶界块状LPSO结构相损伤塑性理论
6.1.3 不连续屈服现象
6.2 时效处理
6.2.1 时效硬化曲线
6.2.2 峰时效力学性能
6.2.3 峰时效态析出相
6.3 Mg-8Gd-4Y-xZn合金蠕变性能表征及蠕变机制分析
6.3.1 蠕变性能
6.3.2 温度和应力对合金蠕变行为的影响
6.3.3 蠕变机制
6.4 本章小结
7 Mg-8Gd-4Y-xZn合金强韧化协同调控研究
7.1 晶内层片状结构与沉淀相协同调控强韧化
7.1.1 200℃时效过程中组织结构演变
7.1.2 晶内层片状结构与沉淀相协同强韧化机制
7.2 高强韧合金优化方案及展望
7.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的学术成果
致谢
作者简介
本文编号：3880887
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 镁合金塑性变形及强韧化机制
1.1.1 镁合金塑性变形机制
1.1.2 镁合金强韧化机制
1.2 含LPSO结构相高性能镁合金研究现状
1.2.1 LPSO结构相研究现状
1.2.2 LPSO结构相强韧化机制
1.2.3 高性能Mg-RE-Zn合金研究现状
1.3 研究目的及意义
1.4 研究内容
2 实验材料及研究方法
2.1 工艺技术路线
2.2 合金制备
2.3 实验方法
2.3.1 热处理实验
2.3.2 热压缩模拟
2.3.3 热挤压
2.4 显微组织及物相分析
2.4.1 光学显微镜(OM)观察
2.4.2 X射线衍射(XRD)分析
2.4.3 扫描电子显微组织(SEM)观察
2.4.4 透射电子显微组织(TEM)观察
2.4.5 差示扫描量热(DSC)分析
2.4.6 电子背散射(EBSD)观察
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 力学性能测试
2.5.3 蠕变性能测试
3 Mg-8Gd-4Y-xZn合金铸态组织与性能研究
3.1 铸态显微组织分析
3.1.1 Zn含量对合金显微组织的影响
3.1.2 铸态合金溶质原子分布
3.1.3 铸态合金中的相组成
3.2 Zn含量对合金凝固过程的影响
3.3 铸态合金的力学性能
3.4 本章小结
4 Mg-8Gd-4Y-xZn合金热处理过程中组织结构演变研究
4.1 均匀化热处理
4.1.1 热处理工艺研究
4.1.2 均匀化态相组成
4.1.3 过烧分析
4.2 组织演变分析
4.2.1 组织演变规律
4.2.2 组织演变机制
4.2.3 LPSO结构相演变影响因素
4.3 层片状LPSO结构相研究
4.3.1 晶内层片状LPSO结构相制备
4.3.2 层片状结构对合金力学性能的影响
4.4 本章小结
5 Mg-8Gd-4Y-xZn合金的热压缩模拟研究
5.1 真应力-应变曲线
5.2 本构方程和热加工图
5.2.1 参数计算
5.2.2 本构方程
5.2.3 热加工图
5.3 合金热变形组织分析
5.4 本章小结
6 Mg-8Gd-4Y-xZn合金挤压和峰时效态组织与性能研究
6.1 挤压
6.1.1 挤压态组织与性能分析
6.1.2 晶界块状LPSO结构相损伤塑性理论
6.1.3 不连续屈服现象
6.2 时效处理
6.2.1 时效硬化曲线
6.2.2 峰时效力学性能
6.2.3 峰时效态析出相
6.3 Mg-8Gd-4Y-xZn合金蠕变性能表征及蠕变机制分析
6.3.1 蠕变性能
6.3.2 温度和应力对合金蠕变行为的影响
6.3.3 蠕变机制
6.4 本章小结
7 Mg-8Gd-4Y-xZn合金强韧化协同调控研究
7.1 晶内层片状结构与沉淀相协同调控强韧化
7.1.1 200℃时效过程中组织结构演变
7.1.2 晶内层片状结构与沉淀相协同强韧化机制
7.2 高强韧合金优化方案及展望
7.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的学术成果
致谢
作者简介
本文编号：3880887
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