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纳米晶氢化态镁合金的脱氢行为与组织稳定性研究

作　者: 王辛
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: 镁合金 脱氢及脱氢动力学 热稳定性 纳米晶材料
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


镁合金是现有金属结构材料中密度最小的轻质结构材料,具有突出的优点,但是塑性变形能力差等特点制约着镁合金的应用,而晶粒细化是提高镁合金强度并改善其塑性的最佳途径。目前细化镁合金晶粒的方法主要有铸造过程中进行变质处理、半固态成型或挤压铸造、剧烈塑性变形等方法。但是这些方法只能将镁合金的晶粒细化到0.51μm左右,很难细化到纳米级大小。由于Mg可与H2反应形成MgH2并且该过程是可逆的,因此通过对镁合金进行氢处理来细化镁合金材料。本文采用“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-真空原位热压→组织性能分析”的工艺路线,主要研究:纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为,包括脱氢热力学条件,脱氢动力学方程及影响脱氢动力学的主要因素,测定不同温度下脱氢动力学曲线,确定材料脱氢所需要的时间以及脱氢的最低温度;纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程的组织演变,研究脱氢前与脱氢后的粉末形貌和组织结构的变化;纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢后的组织热稳定性,研究脱氢后的纳米晶镁合金粉末不同温度下的晶粒长大规律。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 引言  9-10
  1.2 镁合金材料的分类及其研究现状  10-14
    1.2.1 ZK60 镁合金的研究现状  10-11
    1.2.2 AZ31 镁合金的研究现状  11-12
    1.2.3 其他镁合金的研究现状  12-14
  1.3 国内外镁合金晶粒细化的研究现状  14-18
    1.3.1 快速凝固晶粒细化技术  15-16
    1.3.2 强应变塑性变形晶粒细化技术  16-17
    1.3.3 氢处理细化晶粒技术  17-18
  1.4 镁合金的主要应用领域  18-20
    1.4.1 型材用镁合金  18-19
    1.4.2 电子类产品及结构件  19
    1.4.3 航空航天工业上的应用  19-20
    1.4.4 镁合金材料在核工业上的开发与应用  20
  1.5 课题的目的及意义  20-21
  1.6 课题主要研究的内容  21-22
    1.6.1 纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为  21
    1.6.2 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程的组织演变  21
    1.6.3 纳米晶镁合金粉末脱氢后的组织热稳定性  21-22
第2章 实验材料、设备及方法  22-30
  2.1 实验材料及设备  22-25
    2.1.1 实验材料  22
    2.1.2 实验主要设备  22-25
  2.2 组织结构分析方法  25-26
    2.2.1 X 射线衍射仪  25-26
    2.2.2 扫描电镜(SEM)  26
    2.2.3 透射电镜(TEM)  26
  2.3 纳米晶氢化态镁合金粉末制备工艺  26-27
  2.4 脱氢试验操作过程  27-28
  2.5 镁合金材料脱氢量的测量与计算  28-29
    2.5.1 理想状态方程的校正  28
    2.5.2 脱氢量的计算  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 纳米晶氢化态镁合金粉末的脱氢行为  30-40
  3.1 引言  30
  3.2 脱氢反应的热力学条件  30-31
  3.3 脱氢反应的动力学方程及主要影响因素  31-36
    3.3.1 影响镁及镁合金材料脱氢速率的组织结构因素  31-32
    3.3.2 镁及镁合金材料的脱氢模型的建立  32-34
    3.3.3 脱氢动力学方程的建立  34-36
  3.4 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢动力学的研究  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢过程组织演变  40-46
  4.1 引言  40
  4.2 纳米晶氢化态镁合金粉末XRD 分析结果  40-43
  4.3 纳米晶氢化态镁合金粉末脱氢后TEM 分析结果  43-44
  4.4 纳米晶氢化态镁合金粉末SEM 分析结果  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章 氢化态镁合金脱氢后的组织热稳定性  46-54
  5.1 引言  46
  5.2 粉末在冷压制过程中的变化规律  46-48
    5.2.1 实验设备  46-47
    5.2.2 冷压制过程中粉末的运动和粉末的变形  47
    5.2.3 压制压力与压坯密度的关系  47-48
  5.3 镁合金的真空脱氢-原位热压成形技术  48
  5.4 真空脱氢-原位热压粉末制备  48-49
  5.5 退火过程的晶粒长大  49-52
  5.6 退火试样晶粒尺寸TEM 观察  52-53
  5.7 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-60
硕士期间发表论文  60-62
致谢  62

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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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