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ZA52-xNd镁合金半固态非枝晶组织演变规律研究

作　者: 陈娟娟
导　师: 黄晓锋
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: ZA52镁合金稀土元素Nd 等温热处理非枝晶组织组织演变
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

镁及其合金有很多突出的特点,并且其应用范围非常广泛,但由于镁是活性金属,在熔融状态下氧化快,容易燃烧,一般的成形方法难以避免,而采用半固态成形,液相比例小又能低温作业,氧化燃烧的危险性明显减少。因此,开发半固态镁合金材料具有很好的发展前景。本论文选择在ZA52镁合金中添加稀土Nd(0.3、0.6、0.9%),用等温热处理法制备半固态浆料,观察并分析其半固态非枝晶组织的演变过程。ZA52镁合金在600℃下,从10min到60min的保温过程中,半固态重熔组织的固相率变化不明显,形状系数曲线在30min以后变得平缓,即对于ZA52镁合金而言,在一定的温度下,当保温时间延长到一定时间之后,颗粒圆整化程度受保温时间的影响较小,其中在600℃保温30min后球状颗粒的平均等积圆直径为75.55μm,形状系数为1.65。ZA52镁合金中加入不同含量的Nd后,铸态显微组织得到不同程度的细化,其中添加0.6%时组织最为细小且分布均匀;抗拉强度和延伸率均呈下降的趋势,当Nd含量达到0.9%时抗拉强度从ZA52合金的206 MPa下降到157MPa;而显微硬度呈先上升后降低的变化趋势,添加0.6%的Nd时最高为86.46HV;Nd的加入使ZA52镁合金的断裂机制由解理断裂转变为准解理断裂;随着稀土Nd的加入合金的耐蚀性得到改善。经过等温热处理,试验合金的枝晶状组织均有熔断并向球形状转化的趋势,但添加量的不同使得合金的半固态组织转变程度不同,其中当添加0.3%和0.9%的Nd时,所得半固态组织并不理想。比较ZA52-0.6Nd合金在不同试验参数下的组织照片,得出:保温温度为600℃时的半固态组织较其它温度下的理想,将合金在600℃进行不同时间的保温处理,随着保温时间的延长,合金的组织转变过程为:(铸态树枝晶—)大块状组织—小块状组织-近球形组织—球形组织—粗化的球形组织;在不同的保温温度下分别保温30min时,随着保温温度的升高,初生相颗粒的平均等积圆直径和形状因子均是先减小后增大,600℃保温30min后得到的半固态初生固相颗粒的平均等积圆直径为71.37μm,形状系数为1.45,固相体积分数为75.64%;而经过60min保温后得到的组织最圆整,形状系数减小到1.28。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-24
  1.1 镁合金及其应用现状  10-14
    1.1.1 镁及镁合金的特点  10
    1.1.2 镁合金的应用现状  10-11
    1.1.3 镁合金的分类  11-12
    1.1.4 稀土镁合金  12-14
  1.2 半固态成形技术  14-22
    1.2.1 半固态金属的特点  14-15
    1.2.2 半固态金属加工的研究及发展  15-17
    1.2.3 半固态金属成形的工艺方法与浆料制备技术  17-18
    1.2.4 半固态金属成形的特点及技术优势  18-20
    1.2.5 半固态非枝晶组织形成的研究现状  20-22
  1.3 本课题的提出及研究内容  22-24
第2章试验方案与分析方法  24-30
  2.1 合金制备  24-27
    2.1.1 合金成分的确定  24-25
    2.1.2 试验合金的熔炼、浇注  25-27
  2.2 试验方案  27-28
    2.2.1 试验步骤  27
    2.2.2 试验仪器及原材料  27-28
    2.2.3 半固态等温热处理  28
  2.3 试验分析方法  28-30
    2.3.1 显微组织观察  28
    2.3.2 合金的相分析、微区成分和断面分析  28-29
    2.3.3 铸态力学性能测试  29-30
第3章 ZA52镁合金半固态非枝晶组织的形成与演变  30-48
  3.1 等温热处理法制备镁合金半固态非枝晶组织  30-31
  3.2 ZA52 镁合金半固态非枝晶组织的形成与演变  31-43
    3.2.1 ZA52 镁合金的铸态组织分析  31
    3.2.2 保温温度对ZA52镁合金半固态非枝晶组织形成的影响  31-38
    3.2.3 保温时间对ZA52镁合金半固态非枝晶组织形成的影响  38-43
  3.3 半固态非枝晶组织的形成演变与分析讨论  43-47
    3.3.1 半固态非枝晶组织的形成过程  43-44
    3.3.2 溶质原子的扩散机制  44-46
    3.3.3 界面曲率与表面能作用机制  46
    3.3.4 半固态非枝晶组织液相的形成  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章不同含量稀土元素Nd对ZA52镁合金半固态非枝晶组织的影响  48-80
  4.1 不同含量稀土元素 Nd 对 ZA52 镁合金铸态组织及性能的影响  48-54
    4.1.1 ZA52-xNd镁合金的铸态显微组织  48-50
    4.1.2 ZA52-xNd镁合金的铸态力学性能  50-52
    4.1.3 ZA52-xNd镁合金的铸态断口形貌分析  52-53
    4.1.4 ZA52-xNd镁合金的铸态耐蚀性  53-54
  4.2 ZA52- xNd镁合金半固态非枝晶组织的形成与演变  54-72
    4.2.1 ZA52-0.3Nd镁合金半固态非枝晶组织的形成  54-60
    4.2.2 ZA52-0.6Nd镁合金半固态非枝晶组织的形成  60-67
    4.2.3 ZA52-0.9Nd镁合金半固态非枝晶组织的形成  67-72
  4.3 稀土Nd对ZA52镁合金半固态组织形成机理的影响  72-79
    4.3.1 金相显微组织分析  72-73
    4.3.2 XRD分析  73-74
    4.3.3 SEM / EDS分析  74-79
  4.4 本章小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-88
致谢  88-89
附录攻读学位期间所发表的学术论文  89

ZA52-xNd镁合金半固态非枝晶组织演变规律研究

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