机械球磨Mg-Ti合金粉末制备与组织性能研究

摘要

作为最轻质的结构材料，镁合金具有一系列突出优点，在国防和国民经济等主要工业领域，具有极其重要的应用价值与广阔的应用前景。然而，热稳定性不佳一直制约着镁合金的发展与应用。开发新型耐热镁合金是镁合金研究和发展的重要方向之一。
　　本课题主要是通过机械球磨的方法来制备新型Mg-Ti耐热镁合金。这种实验方法主要通过改变合金成分与工艺思路两个方面来提高镁合金的热稳定性能。实验内容包括：(1)不同成分Mg-Ti混合粉末机械球磨实验；(2)Mg-Ti粉末球磨过程的组织演变分析；(3)机械球磨Mg-Ti粉末的压制实验及硬度测试；(4)机械球磨Mg-Ti粉末的组织热稳定性实验。
　　本文首先分析并对比了不同球磨时间下的Mg-Ti粉末的XRD结果，研究了不同成分Mg-Ti球磨粉末晶格参数随球磨时间变化，并对Mg-Ti粉末的晶粒尺寸与微观应变随球磨时间变化进行了分析。对Mg-Ti粉末进行SEM实验，探索Mg-Ti粉末的颗粒形貌与尺寸随球磨时间的演变，并对实验样品进行能谱分析和背散射电子像分析，观察Ti相在Mg基体中的分布、尺寸和形貌特征随球磨时间的变化规律。对同种成分不同球磨时间与相同球磨时间不同成分的粉末分别进行压制实验，分析合金成分与球磨时间对Mg-Ti合金压制特性的影响。使用压制后得到的冷压坯进行退火实验来研究机械球磨制得的Mg-Ti合金的热稳定性能。热稳定实验主要分析了在一定温度下退火时间不同对Mg-Ti合金冷压坯的热稳定性的影响。此外，还对退火前后的冷压坯进行了硬度测试，探究退火对材料硬度的影响。
　　对不同球磨时间下的Mg-Ti粉末的XRD试验结果表明，随着球磨时间的增加，Mg-Ti粉末的晶粒尺寸逐渐减小，微观应变不断增大，并且发现Ti含量对粉末晶粒的细化速度以及极限晶粒尺寸都有影响，同时，Ti相向Mg基体中的固溶与机械力驱动下的塑性变形产生的缺陷两种作用共同决定了合金粉末的晶格参数的变化。通过SEM实验分析，观察到粉末在球磨过程中经历了起始粉末阶段→扁平化阶段→冷焊阶段→粉末成形阶段→稳定化阶段的变化过程，随着Ti含量的增加，在球磨60小时后所得到的粉末颗粒尺寸越小。分析Mg-Ti粉末在不同球磨时间的背散射电子相，可以得出Ti相颗粒平均尺寸随着球磨时间的增加不断减小，Ti含量越高，粉末颗粒细化速度越快。对粉末的压制实验结果表明，随着球磨时间的增加，在相同压力的作用下，粉末压制后的致密度越低。根据硬度实验结果可以看出，球磨时间越长，Ti含量越多，粉末冷压坯的硬度就越高。对粉末冷压坯在300℃下进行不同时间退火，可以得出Ti含量的增加可以提高镁合金的热稳定性。

目录

机械球磨Mg-Ti合金粉末制备与组织性能研究

MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND MECHANICAL PROPERTIES OF MG-TI POWDER DEVELOPED BY BALL MILLING

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外的研究现状及分析

1.3 本文研究的主要内容

第2章 实验材料、设备与方法

2.1 实验材料及设备

2.2 球磨实验原理

2.3 试样制备工艺

2.4 组织结构分析方法

第3章 Mg-Ti粉末机械球磨过程中的组织演变

3.1 引言

3.2 机械球磨Mg-Ti粉末XRD分析

3.3 机械球磨Mg-Ti粉末SEM实验

3.4 Ti相的分布、尺寸和形貌特征随球磨时间变化

3.5 本章小结

第4章 球磨Mg-Ti粉末压制及热稳定性实验

4.1 引言

4.2 机械球磨Mg-Ti粉末压制实验研究

4.3 机械球磨Mg-Ti粉末坯体硬度实验研究

4.4 机械球磨Mg-Ti粉末坯体热稳定性实验研究

4.5 本章小结

结论

参考文献

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