本文關(guān)鍵詞：Gd含量及制備工藝對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金組織和性能的影響

  更多相關(guān)文章： 低壓鑄造 重力鑄造 固溶處理 微觀組織 力學(xué)性能

【摘要】：為開發(fā)新型鎂合金輪轂材料,本文以Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金為對(duì)象,采用低壓鑄造、重力鑄造和擠壓成形三種制備工藝,并對(duì)低壓鑄造的合金進(jìn)行熱處理工藝優(yōu)化,研究了合金在不同Gd含量和不同制備工藝下組織和性能的差異。首先通過改變低壓鑄造的型殼溫度、充型速度和熔體溫度三個(gè)參數(shù),研究Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金的低壓鑄造工藝對(duì)鑄造成型性和鑄態(tài)合金力學(xué)性能的影響。為分析低壓鑄造制備方法的性能優(yōu)勢(shì)和為后續(xù)研究提供鑄坯,開展了重力鑄造鑄試驗(yàn),比較與低壓鑄造Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金組織和性能的差異。以Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Zr低壓鑄造合金為對(duì)象,優(yōu)化其合金固溶處理和時(shí)效熱處理工藝,研究熱處理過程組織和相的變化。研究了擠壓及擠壓后熱處理對(duì)Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr(x=0,4,6,8)合金組織和性能以及織構(gòu)的影響。試驗(yàn)研究采用顯微組織觀察、掃描電鏡及能譜分析,XRD分析、顯微硬度、室溫拉伸試驗(yàn)等分析方法。通過上述研究,獲得以下結(jié)論:Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr(x=4,6,8wt%)合金低壓鑄造的優(yōu)化工藝為:模溫200℃,充型時(shí)間3~4s,低Gd的Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金熔體澆注溫度710-730℃,高Gd的Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.6Zr和Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金熔體澆注溫度730-750℃。低壓鑄造的Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉強(qiáng)度達(dá)到240MPa,屈服強(qiáng)度155MPa,延伸率達(dá)到10.8%。Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉強(qiáng)度達(dá)到218MPa,屈服強(qiáng)度127MPa,延伸率達(dá)到15.6%。低壓鑄造制備合金性能優(yōu)于薄壁鐵模澆注的重力鑄造合金。低壓鑄造和重力鑄造的Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金,相的組成種類基本一致,由α-Mg、塊狀LPSO(長(zhǎng)周期相Mg10(Gd,Y,Zn))、晶內(nèi)條紋狀LPSO(Mg12GdZn)、少量W-相(Mg3(Gd,Y,Zn))和MgRE相構(gòu)成;相的體積分?jǐn)?shù)和形態(tài)差異較大,重力鑄造合金塊狀長(zhǎng)周期相更粗大,晶內(nèi)條紋狀LPSO很少,MgRE相也更少。固溶溫度越高,低壓鑄造Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金到硬度峰值的時(shí)間越短。500℃充分固溶,晶內(nèi)條紋狀LPSO全部溶解,晶界處塊狀LPSO少量溶解,同時(shí)生成大量的MgRE相);520℃充分固溶,更多的塊狀LPSO溶解,但幾乎沒有MgRE相生成;540℃固溶,兩種LPSO迅速分解成W-相。MgRE有利于強(qiáng)度提升,因而500℃充分固溶的合金強(qiáng)度最高,Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金500℃-T4態(tài)抗拉強(qiáng)度達(dá)到302MPa,屈服強(qiáng)度162MPa,延伸率達(dá)到20.4%,滿足高性能鑄態(tài)鎂合金輪轂的力學(xué)性能要求。Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Z鑄造合金經(jīng)T6處理過程中時(shí)效析出的β'(Mg5(Gd,Y))相少且不穩(wěn)定,強(qiáng)化效果弱,加之固溶強(qiáng)化減弱,合金的拉伸性能有微弱下降;鑄態(tài)合金直接時(shí)效處理后,得益于發(fā)達(dá)的條紋狀LPSO,合金的延伸率有大幅提高。擠壓態(tài)未添加Gd的Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到313MPa,屈服強(qiáng)度245MPa,延伸率達(dá)到13.5%;Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金擠壓后強(qiáng)度達(dá)到350MPa,屈服強(qiáng)度282MPa,延伸率達(dá)到12.7%。添加8%Gd有助于提高擠壓態(tài)Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金強(qiáng)度,同時(shí)弱化基面織構(gòu)和柱面織構(gòu)。擠壓后經(jīng)過200℃T5處理,Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金的抗拉強(qiáng)度為313MPa,屈服強(qiáng)度248MPa,延伸率達(dá)到14.5%,變化不大;Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉強(qiáng)度從300提高到313MPa,屈服強(qiáng)度從251提高到290MPa,延伸率從8.1%變?yōu)?0.8%。
【關(guān)鍵詞】：低壓鑄造 重力鑄造 固溶處理 微觀組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG292;TG166.4
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 鎂及鎂合金簡(jiǎn)述10-11
• 1.3 鎂及鎂合金在汽車行業(yè)中的應(yīng)用11-13
• 1.4 鎂合金輪轂材料及成型工藝研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 鎂合金低壓鑄造技術(shù)14-16
• 1.6 稀土鎂合金的熱處理16-18
• 1.6.1 固溶強(qiáng)化16
• 1.6.2 析出強(qiáng)化16-17
• 1.6.3 彌散強(qiáng)化17
• 1.6.4 鎂合金中LPSO結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化作用17-18
• 1.7 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.8 變形鎂合金概述19-21
• 1.8.1 鎂合金的變形機(jī)制19-20
• 1.8.2 鎂合金織構(gòu)的形成20-21
• 1.9 課題研究目的21
• 1.10 研究?jī)?nèi)容21-22
• 2 實(shí)驗(yàn)方案和方法22-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-26
• 2.2.1 金相實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.2.2 成分分析實(shí)驗(yàn)23
• 2.2.3 差示掃描量熱法(DSC)23
• 2.2.4 物相分析23
• 2.2.5 掃描電鏡及能譜分析23-24
• 2.2.6 硬度實(shí)驗(yàn)24
• 2.2.7 室溫力學(xué)性能分析24
• 2.2.8 宏觀織構(gòu)分析24-26
• 3 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金低壓鑄造工藝研究26-46
• 3.1 熔模殼體制備26-27
• 3.2 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金熔模低壓鑄造成形工藝27-35
• 3.2.1 合金熔煉27-28
• 3.2.2 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金低壓鑄造工藝研究28-34
• 3.2.3 鑄造溫度對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金力學(xué)性能影響34-35
• 3.3 不同鑄造方式對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金組織和性能的影響35-43
• 3.3.1 低壓鑄造和重力鑄造合金的物相分析35-36
• 3.3.2 Mg-Gd-Y-Zn-Zr組織分析36-39
• 3.3.3 Mg-Gd-Y-Zn-Zr力學(xué)性能分析39-41
• 3.3.4 Mg-Gd-Y-Zn-Zr斷口分析41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-46
• 4 熱處理工藝對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金組織和性能的影響46-72
• 4.1 固溶工藝對(duì)鑄造Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金顯微組織和力學(xué)性能的影響46-59
• 4.1.1 固溶溫度選擇46
• 4.1.2 固溶硬度曲線46-49
• 4.1.3 固溶溫度對(duì)物相的影響49
• 4.1.4 固溶處理組織和成分分析49-55
• 4.1.5 固溶處理對(duì)于晶粒度影響55-57
• 4.1.6 固溶工藝對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金力學(xué)性能的影響57
• 4.1.7 強(qiáng)化機(jī)理探討57-59
• 4.2 時(shí)效工藝對(duì)鑄造Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金顯微組織和力學(xué)性能的影響59-70
• 4.2.1 時(shí)效硬度曲線59-60
• 4.2.2 時(shí)效工藝對(duì)物相種類的影響60-61
• 4.2.3 峰時(shí)效金相組織61-65
• 4.2.4 時(shí)效工藝對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金應(yīng)力應(yīng)變曲線影響65-66
• 4.2.5 時(shí)效Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金斷口分析66-68
• 4.2.6 時(shí)效處理對(duì)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金力學(xué)性能影響68-70
• 4.3 本章小結(jié)70-72
• 5 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金擠壓變形性能研究72-84
• 5.1 擠壓變形對(duì)合金組織和性能的影響72-77
• 5.1.1 擠壓變形對(duì)合金組織和相變化影響72-75
• 5.1.2 擠壓變形對(duì)合金性能的影響75-76
• 5.1.3 擠壓合金織構(gòu)變化76-77
• 5.2 T5時(shí)效處理對(duì)合金組織和性能的影響77-82
• 5.2.1 時(shí)效硬化曲線77-78
• 5.2.2 T5時(shí)效處理合金組織影響78-80
• 5.2.3 Gd元素對(duì)T5時(shí)效處理性能的影響80-81
• 5.2.4 T5態(tài)合金織構(gòu)變化81-82
• 5.3 本章小結(jié)82-84
• 6 結(jié)論84-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-96
• 附錄：作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯立群;范云波;喬小蒙;徐永東;費(fèi)良軍;張海軍;;鎂合金輪轂鑄造工藝分析及低壓鑄造模具設(shè)計(jì)[J];特種鑄造及有色合金;2015年12期

2 張耀丹;;鎂合金在汽車上的應(yīng)用及發(fā)展前景[J];汽車實(shí)用技術(shù);2015年09期

3 陳東照;高潔;;汽車鎂合金輪轂鑄造工藝設(shè)計(jì)與研究[J];鑄造技術(shù);2015年06期

4 Bin-Jiang Lv;Jian Peng;Yi Peng;Ai-Tao Tang;Fu-Sheng Pan;;Mechanical properties and energy absorption of extruded Mg 2.0Zn 0.3Zr alloy with Y addition[J];Rare Metals;2015年05期

5 潘虎成;潘復(fù)生;張磊;彭建;吳璐;呂斌江;黃美娜;趙朝勇;;高電導(dǎo)率Mg-Al-Sr耐熱鎂合金的研究[J];稀有金屬材料與工程;2015年03期

6 王祝堂;;銀光鎂業(yè)最輕鎂鍛輪推向市場(chǎng)[J];輕金屬;2014年11期

7 竇明;;稀土鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2014年29期

8 嚴(yán)世榕;何龍軍;;汽車鎂合金車輪的動(dòng)態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

9 ;通用汽車鎂合金立式擠壓鑄造試驗(yàn)成功[J];特種鑄造及有色合金;2014年08期

10 彭勇;王順成;鄭開宏;戚文軍;陳和興;周海濤;;高性能鎂合金鑄造技術(shù)研究進(jìn)展[J];鑄造技術(shù);2013年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 黃文剛;劉波;劉建才;李曉青;;耐熱鎂合金研究進(jìn)展及在汽車上的應(yīng)用[A];2012重慶汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2012年

2 韓潔麗;劉波;萬白謙;蔡軍;李曉青;譚昌勇;;壓鑄鎂合金在汽車座椅骨架上的應(yīng)用開發(fā)[A];2009中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2009年

3 馬作坡;;鎂合金在汽車上的應(yīng)用[A];第三屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 呂濱江;第二相對(duì)Mg-Zn-Zr-Y鎂合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演變及熱加工性的影響[D];重慶大學(xué);2014年

2 孟令剛;Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)形成機(jī)制與組織性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

3 李婷;EW75合金的組織結(jié)構(gòu)及在制備加工中的演化[D];北京有色金屬研究總院;2013年

4 羅素琴;Mg-Zn-Zr-Y合金固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫亞肖;Gd含量對(duì)Mg-Nd-Y-Zn合金組織與力學(xué)性能的影響[D];中北大學(xué);2014年

2 蘇昕;稀土鎂合金的第一性原理計(jì)算及組織性能研究[D];上海交通大學(xué);2013年

3 彭鵬;含LPSO結(jié)構(gòu)相的鎂合金組織與性能研究[D];大連理工大學(xué);2012年

4 池元清;高強(qiáng)Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的時(shí)效行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 宋鵬飛;Mg-RE-Zn系合金中長(zhǎng)周期堆垛有序相的調(diào)控及其對(duì)力學(xué)性能的影響[D];重慶大學(xué);2012年

6 梁曉鋒;Mg-Gd-Y基高強(qiáng)鎂合金組織及性能控制的基礎(chǔ)研究[D];重慶理工大學(xué);2012年

7 王其龍;砂型鑄造Mg-10Gd-3Y-Zr合金的組織和性能研究[D];上海交通大學(xué);2010年

8 趙政;高強(qiáng)度鑄造鎂重稀土合金的開發(fā)與研究[D];上海交通大學(xué);2009年

9 童炎;冷卻速度及熱處理工藝對(duì)Mg-Y-Gd-Zn系合金顯微組織和力學(xué)性能的影響[D];上海交通大學(xué);2008年

10 吳立鴻;鎂合金在輪轂上應(yīng)用的材料替代研究[D];重慶大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：814746