晶粒度对Mg-Ca-Nd合金力学及腐蚀性能的影响

摘要

镁合金是最轻的工程结构材料之一，广泛应用于航空航天、汽车、电子通讯等领域。目前，有关镁合金研究的内容主要包括合金元素的影响、热处理工艺的影响、外部环境的影响、表面涂层的影响等。随着研究的进展，晶粒大小也被作为考察材料力学及耐蚀性能的一个评价指标，但是关于晶粒度对镁合金力学性能及耐腐蚀行为的研究并不深入。所以，从晶粒尺寸这一角度来研究并改善镁合金的综合性能，扩大镁合金的应用范围具有非常重要的实际意义。本论文从晶粒度的角度出发，以 Mg-Ca-Nd合金为研究对象，以提高该合金的力学性能及耐蚀性能为目标。
　　实验选择了740℃、710℃两种浇注温度，利用井式电阻炉，在金属模具中浇铸制备了Mg-Ca-Nd三元合金。对Mg-Ca-Nd合金分别进行热处理、热挤压，以获得不同晶粒度的镁合金。分析不同晶粒度镁合金的微观组织，并研究不同晶粒度对镁合金的力学性能及腐蚀行为的影响规律，选择出综合性能较佳的晶粒度。
　　研究结果表明，与铸态 Mg-Ca-Nd合金相比，热挤压通过动态再结晶过程，显着细化了组织，其晶粒平均尺寸由52μm降低到了34μm；经过热处理后的该合金晶粒明显长大，增至232μm；晶粒度为70μm的铸态合金经热处理后则增至298μm。
　　同一状态Mg-Ca-Nd合金的显微硬度随着晶粒度的降低而增大。晶粒度为34μm的挤压态合金相对于晶粒度为52μm的铸态合金，显微硬度有了大幅度的提高，由原来的61 HV提高到了85 HV。同时，晶粒细化后，合金的抗拉强度也有所提升。
　　静态失重实验结果及 SEM腐蚀形貌分析表明，同一状态的合金晶粒度越细小耐腐蚀性越好，晶粒度最小的挤压态合金的耐腐蚀性最好。

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第一章 绪论

1.1 镁合金概述

1.2 镁合金的强化机理

1.3 合金元素对镁合金的作用

1.4 镁合金的腐蚀行为

1.5 本课题研究的意义和主要内容

第二章 实验内容与方法

2.1 实验技术路线

2.2 Mg-Ca-Nd合金的成分设计

2.3 合金熔炼

2.4 热挤压试验

2.5 热处理试验

2.6 合金组织性能分析及实验设备

第三章 晶粒度对Mg-Ca-Nd合金力学性能的影响

3.1 Mg-Ca-Nd合金晶粒度的评定方法

3.2 Mg-Ca-Nd合金金晶粒度的评定

3.3 晶粒度对Mg-Ca-Nd合金显微硬度的影响

3.4 晶粒度对Mg-Ca-Nd合金拉伸性能的影响

3.5 本章小结

第四章 晶粒度对Mg-Ca-Nd腐蚀行为的影响

4.1 晶粒度对Mg-Ca-Nd合金腐蚀速率的影响

4.2 不同晶粒度Mg-Ca-Nd合金的腐蚀形貌分析

4.3 极化曲线

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢