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粉末冶金超细晶镁合金的制备与组织性能研究

作　者: 邓澄
导　师: 胡连喜
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 纳米晶/超细晶镁合金真空脱氢-原位热压挤压组织性能
分类号: TF123.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

镁及其合金是目前最轻的金属结构材料,具有比强度和比刚度高、易于回收利用等一系列突出的优点,因而有着极其重要的应用价值与广阔的应用前景。但是,由于镁合金密排六方的晶体结构,常温下塑性变形能力与塑性加工性能差,限制了其应用。通过细化晶粒制备纳米晶镁及镁合金,来提高现有各类镁合金材料的强度、改善其塑性,是拓展镁合金应用领域和推动镁合金工业发展的关键。按“铸态镁合金(AZ31、ZK60)破碎成粉末+纯镁粉末→机械球磨氢化处理→真空脱氢-原位热压制坯→挤压变形致密成形→组织性能分析测试”的工艺路线,制备组织性能优异的超细晶镁合金。采用实验和数值模拟技术相结合,借助DEFORM有限元分析软件制定合适的挤压工艺温度场参数,并利用XRD分析手段、扫描电镜、透射电镜等对纳米晶/超细晶镁合金的组织性能进行研究。以纳米晶氢化态镁合金粉末为原料,确定出合适的真空脱氢-原位热压工艺条件制备块体纳米晶镁合金材料,分析其组织热稳定性、测试其力学性能。通过镁合金挤压过程温度场数值模拟揭示挤压过程坯料内部温度场的变化规律,来确定合适的挤压温度场工艺参数,防止材料的晶粒尺寸过度长大。确定合理的镁合金挤压工艺参数来制备超细晶镁合金挤压棒材,并分析测试其组织和力学性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 镁及镁合金概述  10-12
    1.2.1 镁及镁合金的特性  10
    1.2.2 镁合金的应用  10-12
  1.3 镁合金在国内外的研究及发展状况  12-16
    1.3.1 镁合金材料的发展趋势、分类及应用  12-13
    1.3.2 AZ31 镁合金的研究现状  13-15
    1.3.3 ZK60 镁合金的研究现状  15-16
  1.4 晶粒细化强化镁合金工艺概述  16-20
    1.4.1 合金化法  17-18
    1.4.2 固态变形处理法  18
    1.4.3 快速凝固法  18
    1.4.4 HDDR氢处理强化镁合金  18-20
  1.5 本课题的目的及意义  20
  1.6 本文的主要研究内容  20-21
第2章材料、设备及试验方法  21-28
  2.1 实验材料及设备  21-24
    2.1.1 实验材料  21
    2.1.2 实验主要设备  21-24
  2.2 力学性能分析  24-25
  2.3 组织结构分析  25-26
    2.3.1 X-射线衍射分析(XRD)  25-26
    2.3.2 扫描电镜分析(SEM)  26
    2.3.3 离子减薄仪  26
    2.3.4 透射电镜分析(TEM)  26
    2.3.5 电子万能材料试验机  26
  2.4 纳米晶氢化态纯美及镁合金粉末制备工艺  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章镁合金真空脱氢-原位热压成形技术的研究  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 粉末在冷压制过程中的变化规律  28-30
    3.2.1 冷压制过程粉末的运动和粉末的变形  28-29
    3.2.2 压制压力与压坯密度的关系  29-30
  3.3 纳米晶氢化态镁合金的真空脱氢-原位热压工艺  30-39
    3.3.1 真空脱氢-原位热压粉末制备  30
    3.3.2 纳米晶镁合金的组织热稳定性研究  30-34
    3.3.3 纳米晶镁合金的TEM观察  34-35
    3.3.4 纳米晶镁合金的显微硬度测试分析  35-36
    3.3.5 纳米晶镁合金的力学性能分析  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章镁合金挤压过程的温度场数值模拟  40-54
  4.1 引言  40
  4.2 可压缩性刚塑性热力耦合有限元方程的建立  40-48
    4.2.1 刚塑性有限元概述  40-41
    4.2.2 粉末烧结材料的屈服准则  41-42
    4.2.3 粉末体刚塑性变形力学的基本方程  42-44
    4.2.4 粉末体塑性成形过程中的热传学基本方程  44-47
    4.2.5 粉末体塑性成形过程热传导有限元方程式的建立  47-48
    4.2.6 热力耦合有限元方程组的建立  48
  4.3 有限元模拟  48-50
    4.3.1 几何模型的建立  49
    4.3.2 材料模型的建立  49
    4.3.3 网格的划分和重划分  49-50
    4.3.4 约束条件及加载方法  50
  4.4 模拟结果分析  50-52
  4.5 本章小结  52-54
第5章挤压致密成形镁合金组织性能的研究  54-61
  5.1 引言  54
  5.2 实验材料及方法  54-57
    5.2.1 实验材料的制备  54
    5.2.2 实验方法  54-57
  5.3 实验结果分析  57-60
    5.3.1 镁合金挤压棒材的TEM分析结果  57
    5.3.2 镁合金的室温拉伸实验  57-59
    5.3.3 室温拉伸断口形貌  59-60
  5.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

粉末冶金超细晶镁合金的制备与组织性能研究

内容摘要

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