镁锌镝铒合金的力学性能及微观结构的电子显微学研究

摘要

固溶强化与时效强化的镁合金中，镁稀土锌系（如Mg-Dy-Zn和Mg-Er-Zn）由于强度高、铸造性好和密度小等优点，以及在汽车、航空和电子领域的应用前景，引起了研究者的广泛关注。本文采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微(HRTEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了铸态、热处理Mg96.03Zn1.67Dy2.3、Mg95.72Zn1.51Er2.77、Mg96.6Zn0.91Dy2.17Er0.32和Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68合金的微观结构和组织。采用透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了铸态、热处理和挤压态Mg96.59Zn0.82Er2.26Dy0.33和Mg96.29Zn0.78Er2.31Dy0.62合金。本论文得到的若干研究结果与结论如下: 一方面，通过对合金Mg96.03Zn1.67Dy2.3与Mg95.72Zn1.51Er2.77拉伸试验与显微硬度试验:合金Mg96.03Zn1.67Dy2.3与Mg95.72Zn1.51Er2.77固溶后时效过程显微硬度测试结果表明，在493K温度时效20h下硬度均达到峰值，峰值硬度分别为106.4HV和98.7HV。拉伸试验结果表明，固溶热处理后，合金Mg96.03Zn1.67Dy2.3与Mg95.72Zn1.51Er2.77的抗拉强度均有明显的提高;通过对合金Mg96.6Zn0.91Dy2.17Er0.32与Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68拉伸试验:热挤压处理后Mg96.6Zn0.91Dy2.17Er0.32合金极限拉伸强度、屈服强度和伸长率分别是303.42MPa，172.76MPa和18.31％。Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68合金挤压态的极限拉伸强度、屈服强度和伸长率分别是334.63MPa，214.85MPa和19.59％。混合Dy和Er的Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68合金的强化效应比加入单稀土Dy元素的强化效应更好。 另一方面，通过对上述合金微观结构分析可得:合金Mg96.03Zn1.67Dy2.3固溶后包含三个相，分别是α-Mg相，Mg8ZnDy共晶相，Mg12ZnDy LPSO相（包括18R型和14H型）。合金Mg95.72Zn1.51Er2.77固溶后包含三个相，分别是α-Mg相，Mg3Zn3Er2共晶相，Mg12ZnEr LPSO相（包括18R型和14H型）;Mg96.03Zn1.67Dy2.3合金中18R型LPSO相在时效200h后转变为14H型LPSO相。而Mg95.72Zn1.51Er2.77合金在相同的热处理过程中，时效200h后，仍存在18R与14H型LPSO相;铸态Mg96.6Zn0.91Dy2.17Er0.32和Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68合金含有18R型LPSO相，两合金18R型LPSO相在773K退火后，将转化为14H型LPSO相;热处理Mg96.23Zn0.88Dy2.21Er0.68合金有两种典型LPSO相扭结。一种是14H型LPSO相扭结一侧是薄片LPSO相;另一种是14H型LPSO相垂直于β'相。

目录

声明

摘要

1．1镁合金的研究背景

1．2镁合金材料的结构

1．2．1基本概念

1．2．2镁的晶体结构

1．3固态相变

1．3．1固态相变基本概念及其特点

1．3．2过饱和固溶体中的脱溶(时效)

1．4热挤压工艺简介

1．5材料机械性能指标

1．5．1屈服强度

1．5．2极限抗拉强度

1．5．3塑性

1．5．4维氏显微硬度

1．6长周期结构简介

1．6．1密堆长周期结构特征

1．6．2密堆长周期结构的电子衍射图特征

1．6．3镁锌稀土系合金长周期结构相的研究现状

1．7本文的研究内容和研究方法

第二章实验过程及分析方法

2．1镁合金成分的选择

2．1．2 Mg-Zn-Dy-Er合金成分的选择

2．2样品的制备

2．2．1常规铸造合金样品的制备

2．2．2挤压合金样品的制备

2．2．3合金样品的热处理

2．2．4合金显微硬度样品的制备

2．2．5合金XRD样品的制备

2．2．6拉伸实验样品的制备

2．2．7合金扫描电子显微镜样品的制备

2．2．8合金透射电子显微镜样品的制备

2．3样品的测试方法与原理

2．3．1显微硬度测试

2．3．2拉伸试验测试

2．3．3 X射线衍射仪

2．3．4扫描电子显微镜

2．3．5透射电子显微镜

2．3．6高分辨透射电子显微镜

第三章Mg96．03Zn1．67Dy2．3与Mg95．72Zn1．51Er2．77合金的力学性能及微观结构分析

3．2 Mg96．03Zn1．67Dy2．3与Mg95．72Zn1．51Er2．77合金XRD分析

3．3 Mg96．03Zn1．67Dy2．3与Mg95．72Zn1．51Er2．77合金金相组织(OM)结果分析

3．4扫描电子显微镜(SEM)观察结果

3．5透射电子显微镜(TEM)与高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察结果

3．6本章小结

第四章Er含量对Mg-Dy-Er-Zn合金长周期结构相微观结构及相应力学性能的影响

4．1 Mg96．6Zn0．91Dy2．17Er0．32与Mg96．23Zn0．88Dy2．21Er0．68合金微观结构分析

4．2 Mg96．6Zn0．91Dy2．17Er0．32与Mg96．23Zn0．88Dy2．21Er0．68合金LPSO相相变

4．3 Mg96．6Zn0．91Dy2．17Er0．32与Mg96．23Zn0．88Dy2．21Er0．68合金力学性能分析

4．4本章小结

第五章Dy含量对Mg-Dy-Er-Zn合金长周期结构相微观结构及相应力学性能的影响

5．2 Mg96．59Zn0．82Er2．26Dy0．33与Mg96．29Zn0．78Er2．31Dy0．62合金显微组织分析

5．3 Mg96．59Zn0．82Er2．26Dy0．33与Mg96．29Zn0．78Er2．31Dy0．62合金固溶态与热挤压态LPSO相分析

5．4本章小结

6．1总结

6．2存在的问题和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的成果

致谢