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高强度镁合金半固态成形工艺研究

作　者: 王栋
导　师: 刘赵铭
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料学
关键词: 高强度镁合金半固态制备等温处理微观组织演化固相率
分类号: TG292
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在资源枯竭等问题需要解决的今天,镁合金由于其高比强度、高比刚度和良好的阻尼减震性,以及丰富的资源储量正吸引了全世界工业界越来越多的注意,成为理想的轻量化金属结构材料,镁合金的研究和开发应用成为世界性热点之一。金属材料半固态成形技术以其独特的优点,被认为是新一代的高效短流程加工成形技术,在上世纪八十年代一经问世就受到极大的重视。本文以热挤压AZ91镁合金和含准晶的Mg-3Zn-0.5Y合金为研究对象,采用等温处理法激活制备半固态坯料,并在确定的时间和温度时对样品进行激冷处理至室温,以便于进行组织分析,研究组织的变化规律。研究发现,经热挤压的镁合金中的粗大的树枝晶组织消失,代之以细小的等轴的再结晶组织,为半固态组织的等温转变提供了良好的显微组织条件。在一定温度的等温条件下,合金内低熔点的第二相及溶质元素富集区优先熔化,然后沿着自由能较高的晶界渗透、扩展,形成由液体分离的α-Mg固相晶粒,即形成液相包围固相晶粒的半固态组织。当保温时间相同时,随等温温度升高,液相含量增加,固相晶粒熔化、分离的速度加快,固相晶粒的钝角不断圆整,当温度较高时,晶粒尺寸开始增大。当等温温度一定时,随着时间延长,α-Mg固相晶粒分离、逐渐熔化,液相不断增加,固相晶粒不断趋于圆整,这个阶段融化分离和球化机制为主要影响因素。当等温处理足够长时间后,合金达到了固液动态平衡状态,Ostwald熟化机制开始发挥控制作用,晶粒长大成为主要机制,固相率不再随时间而下降。在此基础上,通过对AZ91镁合金激冷半固态微观组织的研究,发现未熔的α-Mg和液相急冷区的硬度都是先降低,后有小幅的增加；对Mg-3Zn-0.5Y合金不同加热速度下的半固态组织研究表明：在较快的升温速度下,可以获得固相晶粒尺寸较小的半固态组织。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-25
  1.1 研究背景、目的及意义  10-12
    1.1.1 镁合金的资源状况  10
    1.1.2 镁及其镁合金优点  10-11
    1.1.3 研究目的及意义  11-12
  1.2 半固态成形技术研究概况  12-20
    1.2.1 半固态成形的概念  12-14
    1.2.2 半固态成形分类  14-15
    1.2.3 半固态浆料的制备方法  15-18
    1.2.4 半固态金属组织的形成机理  18-20
  1.3 半固态成形技术的研究现状  20-24
    1.3.1 国外半固态成形技术的发展概况  20-21
    1.3.2 国内半固态成形技术的发展现状  21-22
    1.3.3 镁合金半固态成形技术工业应用现状及发展前景  22-24
  1.4 本论文研究内容  24-25
    1.4.1 研究内容  24
    1.4.2 创新之处  24-25
第二章试验材料和方法  25-29
  2.1 试验材料  25
  2.2 Mg-Zn-Y合金制备  25-27
    2.2.1 实验用合金原材料  25-26
    2.2.2 合金熔炼与浇铸  26-27
  2.3 半固态试样制备  27
  2.4 实验表征与测试  27-29
    2.4.1 合金成分分析  27
    2.4.2 显微组织分析  27-28
    2.4.3 扫描电镜显微观察和能谱分析  28
    2.4.4 X射线衍射分析  28
    2.4.5 拉伸试验  28
    2.4.6 显微硬度测试  28-29
第三章等温处理工艺参数对挤压AZ91镁合金微观组织的影响  29-43
  3.1 引言  29
  3.2 AZ91镁合金挤压微观组织特征  29-31
  3.3 AZ91镁合金半固态等温处理微观组织演变  31-42
    3.3.1 升温过程对AZ91镁合金微观组织的影响  32-33
    3.3.2 半固态等温温度对微观组织的影响  33-37
    3.3.3 半固态等温时间对微观组织的影响  37-40
    3.3.4 等温处理参数对半固态急冷组织显微硬度的影响  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章等温处理参数对准晶增强Mg-3Zn-0.5Y合金微观组织影响  43-54
  4.1 引言  43
  4.2 铸态Mg-3Zn-0.5Y合金微观组织观察及分析  43-47
    4.2.1 铸态Mg-3Zn-0.5Y合金微观组织  43-44
    4.2.2 Mg-3Zn-0.5Y合金中准晶相含量分析  44-47
  4.3 挤压态Mg-3Zn-0.5Y合金的组织及性能研究  47-49
    4.3.1 准晶增强Mg-3Zn-0.5Y合金的挤压工艺参数及其微观组织  47-48
    4.3.2 挤压态Mg-3Zn-0.5Y合金的力学性能测试及断口形貌分析  48-49
  4.4 Mg-3Zn-0.5Y合金等温处理过程中微观演变  49-53
    4.4.1 等温处理温度对Mg-3Zn-0.5Y合金微观组织的影响  49-50
    4.4.2 等温处理时间对Mg-3Zn-0.5Y合金微观组织的影响  50-52
    4.4.3 升温速度对Mg-3Zn-0.5Y合金半固态微观组织的影响  52-53
  4.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

高强度镁合金半固态成形工艺研究

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