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以微细Si粉为原料制备Mg-Si合金的研究

作　者: 刘志文
导　师: 严红革
学　校: 湖南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 微细Si粉 Mg-Si合金 熔炼工艺 轧制工艺 显微组织 力学性能
分类号: TG339
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要


由于耐热性能优异,成本低,熔炼工艺简单,Mg-Si合金具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但是铸态Mg-Si合金组织中Mg2Si相一般呈粗大的汉字状或者树枝状,对合金的力学性能危害极大。为了细化Mg-Si合金组织中的Mg2Si相,本论文开展了Si原料尺寸、熔炼工艺和轧制变形工艺对Mg-Si合金微观组织和力学性能影响的研究。主要的结论如下:（1）以Si块（约5mm20mm）为原料,在700℃熔炼,保温30min后浇注制备的Mg-2Si合金组织中初生相含量较少,共晶组织截面尺寸超过400μm,共晶Mg2Si杆长超过400μm。以微细Si粉（≤48μm）为原料,在700℃熔炼,保温3min后浇注制备的Mg-2Si合金组织中初生Mg2Si相细小（≤10μm）,初生相含量较多,共晶组织截面尺寸较小,共晶Mg2Si杆长不超过100μm。以微细Si粉为原料,在较低的熔炼温度下短时保温后获得的熔体中大量的富Si区域和贫Si区域交替出现,在凝固过程中较多的细小初生α-Mg相和初生Mg2Si相析出。二者构成细密的骨架,分割剩余熔体,抑制共晶组织的生长。（2）以Si块（约5mm）或者微细Si粉（2701165μm）为原料,在780℃熔炼制备的Mg-5Si合金组织中初生Mg2Si相均呈粗大的树枝状（约300μm）,初生Mg2Si相数量较少,分布不均匀。以微细Si粉（270-1165μm）为原料时,熔炼温度降低到680℃,初生Mg2Si相细化为多面体状（≤50μm）,初生Mg2Si相数量增多,分布较为均匀。在Mg-5Si合金液相线温度以下溶解Si原料时,在Si颗粒的溶解过程中,由于熔体温度较低和Si颗粒周围熔体存在较大的负的Si浓度梯度和正的温度梯度,初生Mg2Si晶核从Si颗粒周围熔体中析出。浇注后,由于熔体温度和Mg的熔点相差不大,初生Mg2Si相生长时间较短,初生Mg2Si得到明显的细化。（3）采用高温大应变轧制工艺可以进一步细化Mg-2Si合金中杆状共晶Mg2Si相,提高合金的力学性能。Mg-2Si合金在轧制温度为450℃,道次变形量为80%的条件下轧制后,抗拉强度和延伸率分别由铸态的142MPa和5.5%增大到轧制态的252MPa和8.9%。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-25
  1.1 引言  11-12
  1.2 耐热镁合金  12-15
    1.2.1 耐热镁合金的分类  12-14
    1.2.2 耐热镁合金的发展趋势  14-15
  1.3 Mg_Si系耐热镁合金  15-21
    1.3.1 Mg_Si合金的制备方法  16-17
    1.3.2 铸锭冶金工艺制备的Mg_2Si合金中Mg_2Si强化相的细化  17-21
  1.4 Mg_Si合金的发展趋势  21-22
    1.4.1 低Si镁合金  21
    1.4.2 高Si镁合金  21-22
  1.5 Mg_Si合金的常规熔炼工艺  22-23
    1.5.1 Si原料的加入方式  22
    1.5.2 熔炼温度  22-23
    1.5.3 熔体保温时间  23
  1.6 论文研究的目的和主要内容  23-25
    1.6.1 研究目的  23
    1.6.2 研究内容  23-25
第2章 实验材料与研究方法  25-31
  2.1 实验流程  25
  2.2 试验材料和设备  25-26
  2.3 Mg的熔炼  26-27
  2.4 Mg_Si合金的熔炼  27-28
    2.4.1 Mg_2Si合金的熔炼  27
    2.4.2 Mg_5Si合金的熔炼  27-28
  2.5 Mg_2Si合金的轧制变形  28-29
  2.6 试样的制备和检测  29-31
    2.6.1 样品制备  29
    2.6.2 金相分析  29
    2.6.3 相结构分析  29-30
    2.6.4 扫描电镜分析  30
    2.6.5 室温拉伸性能测试  30-31
第3章 以微细Si粉为原料制备Mg_2Si合金的研究  31-47
  3.1 引言  31
  3.2 常规熔炼工艺下Mg_2Si合金的凝固组织分析  31-39
    3.2.1 Mg_2Si合金的凝固组织  31-32
    3.2.2 Mg_2Si合金的结晶过程  32-36
    3.2.3 α-Mg+Mg_2Si共晶组织  36-37
    3.2.4 Mg_2Si合金中各结晶相之间的相互影响  37-39
  3.3 以微细Si粉为原料制备的Mg_2Si合金的凝固组织分析  39-42
  3.4 室温拉伸力学性能  42-45
  3.5 室温拉伸断口  45-46
  3.6 小结  46-47
第4章 以微细Si粉为原料制备Mg-5Si合金的研究  47-57
  4.1 引言  47
  4.2 常规熔炼工艺下Mg-5Si合金的凝固组织分析  47-49
    4.2.1 Mg-5Si合金的凝固组织  47-48
    4.2.2 初生Mg_2Si相生长过程  48-49
  4.3 初生Mg_2Si相细化方法的分析  49-50
  4.4 以微细Si粉为原料制备的Mg_5Si合金凝固组织分析  50-52
  4.5 初生Mg_2Si相细化机理研究  52-55
  4.6 室温拉伸力学性能  55-56
  4.7 小结  56-57
第5章 轧制变形对Mg_2Si合金组织和性能的影响  57-65
  5.1 引言  57
  5.2 轧制工艺参数对Mg_2Si合金显微组织的影响  57-61
    5.2.1 轧制道次对Mg_2Si合金显微组织的影响  57-59
    5.2.2 轧制道次变形量对Mg_2Si合金显微组织的影响  59-60
    5.2.3 轧制温度Mg_2Si合金显微组织的影响  60-61
  5.3 轧制工艺参数对Mg_2Si合金室温拉伸力学性能的影响  61-62
  5.4 轧制变形过程中杆状Mg_2Si相破断的机理研究  62-63
  5.5 以微细Si粉为原料制备的Mg_2Si合金轧制后的组织及性能  63-64
  5.6 小结  64-65
第6章 结论  65-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
附录A（攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）  73

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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 > 轧制 > 有色金属轧制
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