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反复镦压制备Mg-Si合金的组织和性能

作　者: Fabien Mollet（莫雷）
导　师: 王渠东
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁合金 Mg-Si Mg2Si 反复镦压镁合金性能摩擦磨损组织
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

由于节省重量,轻质工程合金包括镁合金已经得到应用,高性能镁合金已经在汽车和航空工业中得到广泛应用。近来,中国上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心（NERC-LAF）开发的耐热镁合金已经考虑应用于汽车活塞,其耐磨性得到关注。为了促进镁合金的应用,需要研究其摩擦磨损性能。活塞用铝合金中添加硅能大大提高其耐磨性,因此,本研究在镁中添加硅元素。由于晶粒细化引起的强化能够提高耐磨性,本文采用反复镦压（RU）大塑性变形技术细化Mg-xSi合金晶粒（其中x = 0, 1.5, 3.3,均为质量比）。采用MSC SuperFormTM商用软件对Mg-Si合金反复镦压大塑性变形进行了模拟,模拟结果表明一道次镦压后中部最小变形量为28%左右,边缘最大应变量为386%左右,这些结果与实验观察到的模具充型和维氏硬度测试相一致。研究了450°C下反复镦压过程中的组织演化。铸态Mg-Si合金极不均匀,主要包含三种Mg₂Si颗粒:树枝状,棒状和汉字状,随着镦压道次的增加粗大的Mg₂Si颗粒破碎为小块状并且分布均匀性逐渐提高,5道次后组织得到均匀化,Mg-3.3%Si合金中颗粒平均尺寸降低到20 ?m左右,降低了52%。然而,由于技术上的不足和镦压过程中裂纹的产生,反复镦压仅进行到5道次。维氏硬度测试结果验证了晶粒细化,维氏硬度随着硅含量和镦压道次的增加而增加。耐磨性能研究表明,硅的添加使耐磨性提高了22%（摩擦速度: 60转/分,加工1道次）,5道次后由于晶粒细化耐磨性提高了17%（摩擦速度: 60转/分, Mg-3.3%Si）。由于硅的添加（Mg-3.3%Si）和晶粒细化（5道次）,耐磨性、硬度和抗拉强度分别比铸态纯镁提高了24%、38%、66%。

全文目录

摘要  6-8
Résumé  8-10
Abstract  10-12
Table of contents  12-15
List of Tables  15-16
List of Figures  16-19
Chapter 1 Introduction  19-32
  1.1 Magnesium alloy  22-24
    1.1.1.Experimental  22-23
    1.1.2 Results and discussion  23-24
  1.2 Severe Plastic Deformation by repeated upsetting  24-32
    1.2.1 Introduction  24-27
    1.2.2 Simulation  27-29
      1.2.2.1.E xperimental  27-28
      1.2.2.2.Results and discussion  28-29
    1.2.3 Experiment  29-32
      1.2.3.1 Experimental  29-30
      1.2.3.2 Results and discussion  30-32
Chapter 2 Micrographs  32-48
  2.1.Introduction  32-34
  2.2 Micrographs in three dimensions  34-36
  2.3 Influence of the number of passes  36-42
    2.3.1.Experimental  36
    2.3.2.Results and discussions:  36-40
      2.3.2.1 Results about Mg_2Si particle sizes:  39-40
    2.3.3 Preliminary conclusion:  40-42
  2.4 Mg_2Si particles repartition in the alloy:  42-45
  2.6 Influence of the percentage of silicon  45-48
    2.6.1.Experimental  45-46
    2.6.2 Results and discussion  46-48
Chapter 3 Hardness  48-54
  3.1 Experimental  48-49
  3.2.Results and discussion  49-53
  3.3.Preliminary conclusion:  53-54
Chapter 4 Tensile test  54-63
  4.1.Experimental  54-55
  4.2.Results and discussion  55-62
    4.2.1 Comparison:  57-60
    4.2.2 Scanning Electron Microscope  60-62
  4.3.Preliminary conclusion:  62-63
Chapter 5 Tribology  63-94
  5.1.Introduction  63-64
  5.2 Wear friction  64-72
    5.2.1 Speed variation  64-66
      5.2.1.1.E xperimental  64-65
      5.2.1.2.Results and discussions  65-66
    5.2.2 Influence of the number of passes  66-67
      5.2.2.1.Experimental  66-67
      5.2.2.2.Results and discussion  67
    5.2.3 Influence of the percentage of silicon  67-69
      5.2.3.1.Experimental  67-68
      5.2.3.2.Results and discussion  68-69
    5.2.4 Influence of the lubrication  69-72
      5.2.4.1.E xperimental  69-70
      5.2.4.2.Results and discussion  70-72
  5.3 Wear loss  72-86
    5.3.1 Experimental  72
    5.3.2 Dry or oily test  72-73
      5.3.2.1.Results and discussion  72-73
    5.3.3 Influence of the percentage of silicon at high speed  73-76
      5.3.3.1.Results and discussion  73-76
    5.3.4 Influence of the number of passes at high speed  76-78
      5.3.4.1.Results and discussion  76-78
    5.3.5 Study at low speed and comparison  78-86
      5.3.5.1.Experimental  78-79
      5.3.5.2.Results and discussion  79-85
      5.3.5.3.Preliminary conclusion:  85-86
  5.4 Wear micrographs  86-91
    5.4.1 Influence of the number of passes  86-88
      5.4.1.1.Experimental  86
      5.4.1.2.Results and discussion  86-88
    5.4.2 Surface shape  88-89
      5.4.2.1.Experimental  88
      5.4.2.2.Results and discussion  88-89
    5.4.3 Mg_2Si particles  89-90
    5.4.4 Cracks  90-91
  5.5 Scanning Electron Microscope (SEM)  91-94
    5.5.1.Introduction  91
    5.5.2.Experimental  91
    5.5.3 Results and discussion  91-94
      5.5.3.1.Speed variation  91-92
      5.5.3.2 Influence of the number of passes  92-93
      5.5.3.3 Influence of the percentage of silicon  93-94
Chapter 6 Discussions  94-98
Chapter 7 Conclusions  98-99
Further work  99-100
References  100-103
Acknowledgments  103

反复镦压制备Mg-Si合金的组织和性能

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