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Mg-Gd-Y-Zr合金组织与力学性能研究

作　者: 黄镇
导　师: 崔建忠；乐启炽
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工
关键词: Mg-Gd-Y-Zr镁合金 力学性能 均匀化 挤压 热处理
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


Mg-Gd-Y-Zr合金是性能优良的高强镁合金,在国防和航空航天工业具有广泛的应用前景。但是该合金的铸造和塑性加工性能差。本文采用低频电磁铸造技术制备了一系列Mg-Gd-Y-Zr合金,详细研究了铸态组织和力学性能、均匀化热处理工艺、热压缩行为、挤压工艺及挤压棒材经不同热处理方法处理后的合金组织和力学性能。为该合金的发展提供了大量基础工作。采用低频电磁铸造技术制备的Mg-Gd-Y-Zr系合金锭坯,铸态组织主要组成相是a-Mg、Mg24(GdY)5、Mg3 Gd、Mg2Gd和Mg5Gd;添加Ag(1%)没有新相形成,主要以固溶状态存在。第二相主要有块状、颗粒状和片层状3种形态,其大多分布在晶界或枝晶界处,少量分布在晶内。该合金的最佳均匀化退火制度为500℃×8h。Mg-Gd-Y-Zr镁合金铸锭热压缩流变特征及微观组织观察表明：热压缩过程中发生了动态再结晶。实验得出了变形的真应力应变曲线,并利用本构方程拟合出表观激活能,分析了温度、应变速率及应变量对微观组织的影响。热压缩结果表明,Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag合金塑性变形的表观激活能为180kJ/mol,其热加工宜在360℃-400℃温度范围内进行。Mg-Gd-Y-Zr合金挤压过程中,随着挤压温度的降低,晶粒细化,时效后的力学性能提高。通过一系列二次挤压温度的比较,确定360℃为最佳二次挤压温度。在该温度二次挤压的合金T5态的力学性能明显高于T4和T6状态。经过200℃,68h的时效处理,其抗拉强度达到465MPa,屈服强度达到398 MPa,延伸率为8%。预变形量为3%-7.5%时,应变时效可以显著提高Mg-Gd-Y-Zr合金的力学性能。经过3%预应变,200℃x71h时效后,合金抗拉强度达到为480 MPa,屈服强度达到431MPa,延伸率在左右7%。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 国内外发展的现状  10-16
    1.1.1 镁及镁合金  10-12
    1.1.2 镁合金的新进展  12-15
    1.1.3 我国耐热镁合金的发展现状与趋势  15-16
  1.2 稀土元素和镁合金  16-20
    1.2.1 稀土在镁合金中的主要作用  16-19
    1.2.2 稀土镁合金的发展  19-20
  1.3 本研究的目的意义  20-21
  1.4 课题研究内容  21-22
第二章 实验方法  22-34
  2.1 技术路线和研究内容  22
  2.2 合金的熔炼  22-25
    2.2.1 实验材料及配料的计算  22-23
    2.2.2 合金的熔炼过程  23-24
    2.2.3 合金的名义成分和实测成分  24-25
  2.3 试验设备  25
  2.4 实验内容和方法  25-34
    2.4.1 金相组织观察  25-26
    2.4.2 扫描电镜实验  26
    2.4.3 X射线衍射实验  26-27
    2.4.4 热压缩实验  27
    2.4.5 硬度测定  27-28
    2.4.6 热挤压实验  28-29
    2.4.7 力学性能实验  29-30
    2.4.8 合金的热处理工艺  30-31
    2.4.9 断口分析  31-34
第三章 铸态Mg-Gd-Y-Zr合金及其热处理制度研究  34-50
  3.1 铸态Mg-Gd-Y-Zr合金的显微组织和相组成  34-41
    3.1.1 合金成分对Mg-Gd-Y-Zr合金系的铸态组织的影响  34-35
    3.1.2 Mg-Gd-Y-Zr合金系的相分析  35-41
  3.2 均匀化退火对Mg-Gd-Y-Zr系合金的显微组织的影响  41
  3.3 固溶和时效制度对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和性能的影响  41-47
    3.3.1 固溶和时效处理对Mg-10Gd-4Y-0.6Zr组织的影响  41-42
    3.3.2 固溶和时效处理对Mg-Gd-Y-Zr系合金性能的影响  42-47
  3.4 本章小结  47-50
第四章 Mg-Gd-Y-Zr合金热压缩变形行为  50-62
  4.1 Mg-Gd-Y-Zr合金系的热压缩组织  50-52
    4.1.1 热压缩变形温度对Mg-10Gd-4Y-0.6Zr合金组织的影响  50-51
    4.1.2 应变速率对Mg-10Gd-4Y-0.6Zr合金的热压缩组织的影响  51-52
  4.2 Mg-Gd-Y-Zr合金的真应力-真应变曲线  52-54
  4.3 Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag变形激活能的计算  54-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章 Mg-Gd-Y-Zr系合金挤压变形工艺研究  62-82
  5.1 一次挤压对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织和性能的影响  62-66
    5.1.1 一次挤压对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织的影响  62-63
    5.1.2 热处理对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金一次挤压棒组织的影响  63-64
    5.1.3 热处理对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金一次挤压棒性能的影响  64-66
  5.2 二次挤压制度对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织和性能的影响  66-80
    5.2.1 挤压温度对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织与性能的影响  66-70
    5.2.2 时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金性能的影响  70-76
    5.2.3 Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的拉伸断口分析  76-77
    5.2.4 应变时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr性能的影响  77-80
  5.3 本章小节  80-82
第六章 结论  82-84
参考文献  84-88
致谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 镁
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