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Mg-Li系块体非晶合金的制备及力学性能研究

作　者: 张金
导　师: 张密林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: 镁锂合金 块体非晶合金 玻璃形成能力 力学性能
分类号: TG139.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要


本文采用铜模喷铸法成功制备了直径为2 mm的Mg-Li-Cu-Y系块体非晶合金。随后,通过添加Gd和Zn分别部分代替Mg-Li-Cu-Y系合金中的Y和Cu制备了Mg-Li-Cu-Y-Gd和Mg-Li-Cu-Zn-Y系块体非晶合金。利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、室温压缩实验和扫描电镜(SEM)等检测手段对上述Mg-Li系块体非晶合金的微观组织结构、玻璃形成能力、热稳定性和力学性能进行了系统的研究,并讨论了Gd和Zn对Mg-Li-Cu-Y系合金玻璃形成能力及力学性能的影响。通过XRD和DSC分析发现,随着Li含量(3 at.%-8 at.%)的增加,Mg-Li-Cu-Y、Mg-Li-Cu-Y-Gd和Mg-Li-Cu-Zn-Y系合金的过冷液相区(ΔTx)逐渐减小,从而导致合金的玻璃形成能力及热稳定性下降。与Mg-Li-Cu-Y系合金相比,Mg-Li-Cu-Y-Gd和Mg-Li-Cu-Zn-Y系合金的玻璃形成能力及热稳定性显著地提高了。压缩实验结果表明,Mg-Li-Cu-Y、Mg-Li-Cu-Y-Gd和Mg-Li-Cu-Zn-Y系合金的主要断裂形式均为典型的脆性断裂。Gd部分代替Y并没有改善Mg-Li-Cu-Y系合金的塑性,反而使合金的断裂强度有所下降。Zn部分替代Cu显著改善了Mg-Li-Cu-Y系合金的塑性,并提高了合金的断裂强度,在其断口表面观察到的许多脉状花样也表明该系合金在断裂过程中存在局域的塑性流动。另外,通过添加Gd或Zn可对Mg-Li系块体非晶合金的密度(3.35g/cm3-3.68g/cm3)加以控制,促进了其作为工程结构材料在航空、航天等领域的广泛应用。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-32
  1.1 非晶态合金简介  11-14
  1.2 非晶态合金的结构特征和形成机制  14-20
    1.2.1 非晶态合金的结构特征  14-15
    1.2.2 非晶态合金的形成机制  15-20
  1.3 非晶态合金的制备方法  20-24
    1.3.1 真空蒸发法  20-21
    1.3.2 溅射法  21
    1.3.3 化学气相淀积法  21-22
    1.3.4 机械合金化法  22
    1.3.5 熔剂包敷法  22
    1.3.6 水淬法  22
    1.3.7 金属模铸造法  22-23
    1.3.8 定向凝固法  23-24
    1.3.9 非晶粉末挤压法  24
  1.4 非晶态合金的性能及应用  24-29
    1.4.1 非晶态合金的性能  24-27
    1.4.2 非晶态合金的应用  27-29
  1.5 本论文的选题背景与研究内容  29-32
    1.5.1 选题背景  29-30
    1.5.2 研究内容  30-32
第2章 材料制备和检测方法  32-37
  2.1 材料制备  32-33
    2.1.1 母合金的熔炼  32
    2.1.2 Mg-Li系块体非晶合金的制备工艺  32-33
  2.2 检测方法  33-36
    2.2.1 X射线衍射(XRD)分析  33-34
    2.2.2 差示扫描量热(DSC)分析  34-35
    2.2.3 力学性能测试  35
    2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)  35
    2.2.5 密度测算  35-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章 Mg-Li-Cu-Y系块体非晶合金  37-44
  3.1 实验过程  37-38
  3.2 实验结果与分析  38-43
    3.2.1 XRD分析  38-39
    3.2.2 DSC分析  39-40
    3.2.3 力学性能  40-42
    3.2.4 密度  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章 Mg-Li-Cu-Y-Gd系块体非晶合金  44-54
  4.1 实验过程  44
  4.2 实验结果与分析  44-50
    4.2.1 XRD分析  44-46
    4.2.2 DSC分析  46-47
    4.2.3 力学性能  47-49
    4.2.4 密度  49-50
  4.3 添加Gd对Mg-Li-Cu-Y系合金性能的影响  50-53
    4.3.1 添加Gd对Mg-Li-Cu-Y系合金玻璃形成能力的影响  50-51
    4.3.2 添加Gd对Mg-Li-Cu-Y系合金力学性能的影响  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章 Mg-Li-Cu-Zn-Y系块体非晶合金  54-64
  5.1 实验过程  54-55
  5.2 实验结果与分析  55-60
    5.2.1 XRD分析  55
    5.2.2 DSC分析  55-57
    5.2.3 力学性能  57-59
    5.2.4 密度  59-60
  5.3 添加Zn对Mg-Li-Cu-Y系合金性能的影响  60-62
    5.3.1 添加Zn对Mg-Li-Cu-Y系合金玻璃形成能力的影响  60-61
    5.3.2 添加Zn对Mg-Li-Cu-Y系合金力学性能的影响  61-62
  5.4 本章小结  62-64
结论  64-65
参考文献  65-74
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  74-75
致谢  75

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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 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 非晶态合金
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