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Zn及预变形对挤压Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织及室温力学性能的影响

作　者: 刘洪挺
导　师: 李慧中
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金 Zn元素 预变形 时效 显微组织 室温力学性能
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金为研究对象,通过向其添加Zn元素及对挤压态合金进行预变形+时效处理以改善组织,来提高该镁合金的综合力学性能。采用光学显微镜(OM),显微硬度测试,室温拉伸实验,X射线衍射分析(XRD),带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)等测试手段和分析方法,研究了不同Zn含量及时效前的预变形对挤压Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金显微组织和室温力学性能的影响,获得的结果如下：1)Zn元素的添加能有效细化Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金挤压后的晶粒,随着Zn含量的增加晶粒逐渐细化。含Zn合金中形成的LPS结构有利于合金力学性能的提高。添加1wt.%Zn的合金挤压态抗拉强度和屈服强度较未加Zn的合金分别提高了37MPa和43MPa,达到345MPa和260MPa；伸长率可达13.8%。2)Zn元素的添加推迟了Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金T5处理时达到时效峰值的时间。且随Zn含量的增加,峰值时效时间依次延后,峰值时效硬度也逐渐下降。添加1wt.%Zn的合金在200。C时效峰值时,其抗拉强度和屈服强度分别为429MPa和360MPa,比不添加Zn的合金分别提高了7%和8%,伸长率为6.3%；225℃时效峰值抗拉强度和屈服强度分别为397MPa和334MPa,伸长率为7.0%。当Zn含量过高(大于1wt.%)时,合金强度明显降低,且合金的伸长率随Zn含量的增加先上升后下降。故,在Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金中添加1wt.%的Zn,能获得较好的综合力学性能。3)Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金挤压材经过冷轧预变形后,产生大量位错和孪晶使得合金强度得到了显著的提高,且其强度的大小随着变形量的增加而增大,但合金塑性则逐渐降低。预变形量为15%的合金室温抗拉强度及屈服强度分别为331.8MPa和290.5MPa,较未变形合金分别提高了16%和64%,而伸长率则下降至4.1%。4)各实验板材经220℃时效,合金的硬度随时效时间的延长而迅速提高,出现峰值后,硬度趋于平稳并保持到84h后才略有下降。并且,随着预变形量的增加,预变形合金板材达到时效峰值的时间明显缩短,当预变形量到达7%或以上之后,达到峰值时效的时间由12h缩短为8h。其中预变形量为11%的合金峰值时效硬度值最高,为125HV。5)实验合金时效后抗拉强度和屈服强度较未时效合金得到了显著的提高,但合金的伸长率却有较大幅度的下降。预变形量为11%时,时效8h的合金力学性能最佳,其抗拉强度值和屈服强度分别达到409.9MPa和351.5MPa,伸长率下降至3.9%。因此,综合考虑试验镁合金强度和塑性的要求,合金的预变形以11%为宜。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 文献综述  9-26
  1.1 引言  9-15
    1.1.1 镁的基本性质  10
    1.1.2 镁合金的基本分类方法  10-11
    1.1.3 变形镁合金的分类  11-15
  1.2 Mg-Gd-Y-Zr(Zn)系合金及其研究进展  15-19
    1.2.1 Mg-Gd-Y-Zr(Zn)系合金的合金化  15-16
    1.2.2 Mg-Gd-Y-Zr(Zn)系合金的热处理  16-18
    1.2.3 Mg-Gd-Y-Zr(Zn)系合金的变形  18-19
  1.3 镁合金的变形  19-24
    1.3.1 镁合金的塑性加工技术  19-20
      1.3.1.1 锻造变形  19
      1.3.1.2 挤压变形  19-20
      1.3.1.3 轧制成形  20
    1.3.2 镁合金塑性变形机制  20-24
      1.3.2.1 镁合金的滑移变形机制  21-23
      1.3.2.2 镁合金的孪生变形机制  23-24
    1.3.3 室温预变形  24
  1.4 研究背景及研究目标  24-26
第二章 实验过程及方法  26-31
  2.1 实验方案  26-27
  2.2 实验材料制备  27
  2.3 均匀化处理  27
  2.4 热挤压变形  27-28
  2.5 轧制预变形  28
  2.6 时效处理  28
  2.7 显微组织和性能测试  28-31
    2.7.1 金相显微分析  28
    2.7.2 扫描电子显微分析(SEM)  28-29
    2.7.3 透射电子显微分析(TEM)  29
    2.7.4 X射线衍射分析(XRD)  29
    2.7.5 显微硬度测试  29
    2.7.6 力学性能测试  29-31
第三章 Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织和力学性能的影响  31-45
  3.1 Zn含量对挤压态Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织的影响  31-35
  3.2 时效处理后各合金的硬化曲线及显微组织分析  35-39
    3.2.1 合金的时效硬化曲线  35-37
    3.2.2 时效处理后各合金的显微分析  37-39
  3.3 Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金室温力学性能的影响  39-41
  3.4 Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr(Zn)合金的拉伸断口分析  41-43
  3.5 小结  43-45
第四章 预变形对挤压Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织和力学性能的影响  45-58
  4.1 预变形对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金变形态组织的影响  45-49
  4.2 预变形对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金时效硬化及组织的影响  49-53
  4.3 预变形对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金室温力学性能的影响  53-54
  4.4 预变形Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金拉伸断口分析  54-56
  4.5 小结  56-58
第五章 结论  58-60
参考文献  60-67
致谢  67-68
攻读学位期间主要的研究成果  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 挤压 > 有色金属及合金挤压
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