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《辽宁工学院》 2007年
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合金元素对Mg-Al合金力学性能影响的价电子理论研究

张伟  
【摘要】: 从电子层次上研究合金元素的合金化行为,探讨其对Mg-Al合金力学性能的影响是十分必要的。本文以余氏EET理论及其与程氏改进的TFD理论的结合为理论基础,计算了主要合金元素在Mg-Al合金中形成的固溶相、第二相及相界面的价电子结构,分析了价电子结构与固溶强化、第二相强化、界面强化和晶粒细化的关系。研究结果归纳如下: 1.计算了Mg-Al-Y、Mg-Al-Nd两种固溶相的价电子结构,根据相结构因子nA和ρVC给出的信息,指出了合金元素提高基体强度的微观机制。 2.计算了主要强化相的价电子结构,分析了强化相的键络结构。第二相的最强键共价电子对数nA值最大为AA l4Cen =0.69694,最小为AM g2Can =0.30245,它们均远大于基体α-Mg的nA值( nAα?Mg=0.11233)。第二相的存在极大的钉扎了基体中位错的运动、有效阻碍了晶界和相界移动,使合金的强度提高。 3.定义了新的相结构因子-单位体积成键能力FV,用它来衡量结构单元成键能力,评价合金体系的稳定性。通过与γ-Mg17Al12相(γ-Mg17Al12FV =44.22)比较,了解各强化相的稳定性,其中Al3Nd的FV值最大,在高温状态下能够有效的阻碍位错的运动和晶体滑移的产生,对合金高温蠕变性能的提高起到重要作用。 4.计算了Al2Ca(111)//α-Mg( 112 1)、Mg2Ca(001)//α-Mg(0001)与Mg3Sb2(001)//α-Mg( 101 0)、γ-Mg17(Al,Sb)12(110)//α-Mg(0001)界面价电子结构及其结合因子—共价电子密度ρ、界面电子密度差Δρ和原子状态组数σ。强化相与基体界面的电子密度差均较大,其产生的界面强化和晶粒细化的效果较好,更能有效的提高合金的工作温度。 5.初步分析了晶粒细化的微观机制,即稀土元素增加了液态合金中邻近原子间键合强度,使其成键原子无法参与到其它晶粒长大过程中,并且本身长大过程也因其它原子的束缚而变慢,进而使基体的形核率增加,晶粒长大的速度变慢,晶粒得以细化。
【学位授予单位】:辽宁工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG146.2

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 杨明波;潘复生;白亮;汤爱涛;;Mg-xZn-4Al-0.5Mn镁合金的DSC分析[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
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10 高家诚;范科;李锐;贾亮;;粉末冶金高含锰量镁锰中间合金的制备及应用[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
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3 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
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10 马鸣龙;Mg-Y-MM-Zr合金组织及性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
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1 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
2 沈闯;Sb对AZ91-xRE镁合金稀土相形态及其组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
3 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
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6 王威;Cd、Sn合金化α基Mg-Li合金组织与力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 冯丹;新型Mg-Al-Sn-Si合金的制备及组织控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 白云;原位TiB_2颗粒增强镁基复合材料的制备[D];大连理工大学;2010年
9 李瑞雪;镁合金电镀工艺的研究[D];辽宁师范大学;2010年
10 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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1 高倩;林成;曹力生;刘志林;;Al-Mg-Si合金时效强化初期的价电子理论研究[J];兵器材料科学与工程;2007年04期
2 贾淑果;卞华康;刘平;李香丽;吴卷;郑茂盛;;Cu-Cr合金固溶体的电子理论分析[J];兵器材料科学与工程;2008年05期
3 周海涛,马春江,曾小勤,丁文江;变形镁合金材料的研究进展[J];材料导报;2003年11期
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1 游志勇;合金化对高锌镁合金组织和性能影响的研究[D];太原理工大学;2012年
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1 徐萍;Ce、Nd、Sr对AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响[D];武汉理工大学;2005年
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1 张伟;合金元素对Mg-Al合金力学性能影响的价电子理论研究[D];辽宁工学院;2007年
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8 姜涛;CuCrSnZn合金的价电子结构与性能研究[D];河南科技大学;2012年
9 高倩;铝镁硅合金时效强化机理的价电子理论研究[D];辽宁工学院;2007年
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