【摘要】：本文采用金屬型鑄造制備了 Mg-6Al-xGd鎂合金,利用掃描電鏡及能譜分析、X射線衍射分析、透射電鏡及光學顯微鏡觀察合金的組織結構,研究稀土 Gd的含量對Mg-6A1合金顯微組織及其室溫力學性能的影響。對Mg-6Al-xGd鎂合金進行壓縮,研究形變量對Mg-6Al-xGd鎂合金變形組織的影響,定量計算形變后合金的激活能。對合金進行半固態(tài)處理,分析等溫熱處理工藝對Mg-6Al-xGd鎂合金半固態(tài)組織及力學性能的影響。通過實驗和理論分析得出結論如下:1、Mg-6A1合金中添加稀土元素Gd,能夠使合金的晶粒得到細化,β-Mg17A112相變得細小且彌散分布,其形貌由連續(xù)網(wǎng)狀變?yōu)榘刖W(wǎng)狀、顆粒狀。隨Gd含量增加,合金組織中β-Mg17A112相的數(shù)量減小,組織中出現(xiàn)新相A12Gd,當加入量為0.9wt%時,合金組織的細化效果最好。2、對Mg-6Al-0.9Gd合金進行壓縮,隨變形量的增加,初始枝晶臂在應力作用下被拉長,最后變得破碎,晶粒變小。合金的共晶熔化激活能隨形變率的增大從3236.91kJ·mol~(-1)減小到2962.99kJ·mol~(-1),而畸變能增大到273.92kJ·mol~(-1)。在壓縮變形過程中,組織內部出現(xiàn)缺陷。3、對Mg-6Al-0.9Gd合金進行半固態(tài)等溫熱處理,隨著等溫溫度的升高,合金中液相率升高,固相率降低,組織由粗大枝晶變成等軸晶。隨保溫時間的延長,合金半固態(tài)組織中枝晶形貌逐漸消失,二次枝晶臂熔斷,大塊狀顆粒開始分離,最終變成圓整、均勻的等軸晶。隨變形量的增加,晶界處的液相逐漸增多,晶粒趨于圓整、均勻。4、隨著Gd含量的增加,鑄態(tài)Mg-6Al-xGd鎂合金的抗拉強度、沖擊韌性及伸長率均呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢。當Gd含量為0.9wt%時,合金的抗拉強度達到210.93MPa,伸長率為9.42%,與Mg-6A1合金相比,抗拉強度提高了 21.4%,伸長率提高了 120%。鑄態(tài)Mg-6Al-0.9Gd鎂合金沖擊韌性為14.5J/cm2,比Mg-6Al合金提高了 45%,達到最大值。半固態(tài)處理后的Mg-6Al-0.9Gd合金,其抗拉強度、沖擊韌性和伸長率分別為234.63MPa、18J/cm2和12.5%,與鑄態(tài)Mg-6Al-0.9Gd合金相比,抗拉強度提高了 11.2%,沖擊韌性提高了 24.1%,伸長率提高了 32.7%。
【圖文】：

晶臂根部機械斷裂機制晶開始時，對半固態(tài)漿料進行攪拌，促使晶核以枝晶的方式生長。Fl，當溫度逐漸降低時，晶粒仍以枝晶的方式生長，由于液體與晶粒之間液體流動時產生應力大于固-液界面上的應力，使枝晶臂從原晶體上斷臂變得破碎，而破碎的枝晶臂以游離的狀態(tài)轉變?yōu)樾碌木Ш�，即晶粒的晶臂發(fā)生溫度、成分與結構起伏時，枝晶在熔體中以游離的狀態(tài)存在。組織進行觀察，發(fā)現(xiàn)在晶體內部沒有明顯的位錯、滑移線、溝槽等斷裂者認為攪拌只能使枝晶臂發(fā)生彈性或者塑性彎曲，而不能使枝晶發(fā)生晶臂根部熔斷機制不會使二次枝晶臂斷裂，也不會使二次枝晶臂因塑性變形而彎曲，He，攪拌會使熔體內部產生較大的溫度起伏，由此得出枝晶臂熔斷機制一方面是，當液相流動時，，固-液界面處的溫度產生較大波動，使局部，枝晶臂從界面分離開來；另一方面，位于枝晶根部處的溶質含量高于根部的熔點較低，所以在枝晶根部經常發(fā)生由熱擾動所造成的熔斷，同F(xiàn)ig.1-1 Schematic illustration of structure evolution during heat treatment

機械斷裂機制，對半固態(tài)漿料進行攪拌，促使晶核以枝晶的方式逐漸降低時，晶粒仍以枝晶的方式生長，由于液體時產生應力大于固-液界面上的應力，使枝晶臂從原碎，而破碎的枝晶臂以游離的狀態(tài)轉變?yōu)樾碌木Ш藴囟�、成分與結構起伏時，枝晶在熔體中以游離的觀察，發(fā)現(xiàn)在晶體內部沒有明顯的位錯、滑移線、拌只能使枝晶臂發(fā)生彈性或者塑性彎曲，而不能使熔斷機制次枝晶臂斷裂，也不會使二次枝晶臂因塑性變形而使熔體內部產生較大的溫度起伏，由此得出枝晶臂，當液相流動時，固-液界面處的溫度產生較大波動(d)熟化后的薔薇狀晶 (e)球狀晶粒形成圖 1-1 球狀晶的演化機制示意圖-1 Schematic illustration of structure evolution during heat trea
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22;TG166.4

【參考文獻】

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3 胡茂良;朱瑤;王渠東;吉澤升;許紅雨;王曄;;Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金沖擊斷裂機理研究[J];哈爾濱工程大學學報;2017年02期

4 陳先華;耿玉曉;潘復生;;鎂合金功能材料的研究進展（英文）[J];稀有金屬材料與工程;2016年09期

5 陳巧旺;湯愛濤;許婷熠;王玉容;葉俊華;潘復生;;高性能鑄造稀土鎂合金的發(fā)展[J];材料導報;2016年17期

6 王忠堂;翟h澆

本文編號：2570266