收藏本站
《郑州大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Mg3AllCelSb合金相析出行为及其价电子结构研究

胡中华  
【摘要】: AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金之一,但由于镁合金具有典型的密排六方结构,塑性变性能力较差,生产效率普遍不高,加工成本高制约其广泛应用。稀土合金化是提高镁合金综合性能的有效方法,但含铝镁合金中稀土相的针状形态严重影响合金的塑韧性。如何控制稀土相的形态,提高变形镁合金的变形能力,是当前亟待解决的问题。 本论文利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究了Mg3Al系合金中添加RE和Sb的铸态合金显微组织;分析了不同温度液淬合金组织及其组成相形态的演变规律。采用固体与分子经验价电子(EET)理论研究针状稀土相和球化相在合金中的强化机制并利用相结构形成因子分析各合金相在熔体中的析出规律,为高性能镁合金的成分设计、制备及其进一步应用提供试验数据和理论依据。 研究表明,Mg3Al系合金中加入1%Ce后,原先粗大的离异共晶Mg17Al12相数量减少,同时生成大量沿晶界分布的针状Al4Ce相;Mg3Al1Ce合金中加入1%Sb后,针状稀土相的数量基本消失,在晶界处生成了颗粒状CeSb相及少量呈不规则块状的β-Mg17Al12相。 液淬实验研究表明,在Mg3Al合金中加入Mg-Ce中间合金及高温静置时,Al, Ce原子首先在熔体中自发扩散形成原子集团,随后开始形成细小而呈弥散分布的铝稀土相质点,在降温凝固过程中,Al、Ce原子向凝固界面前沿富集,发生Al-Ce原子集团向Al4Ce相的转变,逐渐长大成独立的长针状结构并沿晶界分布。随着温度的进一步降低,则发生共晶反应形成β-Mg17Al12相。Mg3Al合金中加入Ce, Sb元素后,首先在熔体中形成类似于针状的Al-Ce原子集团,随后Sb原子逐渐向Al-Ce原子集团中扩散,针状的铝稀土原子集团逐渐转化为颗粒状的CeSb原子集团。在连续冷却过程中,过冷液体中Ce-Sb原子团簇将开始形核并逐渐长大。当到达共晶反应温度时,发生共晶反应形成α-Mg+β-Mg17Al12共晶体。 采用EET理论计算了纯镁和α-Mg固溶体的价电子结构,Zn、Mn元素固溶到α-Mg基体后最强键共价电子数增大,基体结构单元内原子间的成键能力变强,合金的强度增大,从而起到了固溶强化的作用。 计算了Al4Ce相和CeSb相空间的价电子结构,两者最强键上共价电子数均远大于a-Mg中的最强键上的共价电子数,因此成键能力较基体a-Mg要强,在合金变形过程中对位错滑移和晶界迁移的阻碍作用比a-Mg基体更强。 Al4Ce相中的最强Al-Ce键上共价电子电子数比其结构单元中的最强键要小得多,因此其为Al4Ce结构中的薄弱环节,在合金变形过程中容易引发应力集中,破坏其相结构,从而引起合金失效。CeSb相主要是由最近邻的Ce原子与Sb原子相互连接而成的均匀结构,该结构中各共价键上的价电子分布均匀,没有薄弱环节。因此CeSb相对Mg-Al系合金的强化效果比Al4Ce相的强化效果更好。 用相结构形成因子S、最强键上共价电子数nA,相结构中原子间共价电子数na分析了合金相的凝固次序:在有Sb原子存在的情况下,Al4Ce相不可能析出,合金中的Ce元素仅以CeSb相的形式存在。综合考虑β-Mg17Al12相与α-Mg的结构形成因子S及最强键上的nA值认为,β-Mg17Al12相与α-Mg通过发生共晶反应形成(α-Mg+β-Mg17Al12)共晶体而析出。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG131;TG111.1

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许育东,刘宁,陈名海,石敏;金属陶瓷中陶瓷相的润湿性与其价电子结构的关系[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年02期
2 刘艳,刘志林,张成伟;钢中硫化物及其异相界面的价电子结构对热脆的影响[J];中国科学E辑;2004年11期
3 李博;Ni-Co固溶体合金价电子结构分析——Co在合金中作用的初步探讨[J];东北大学学报(自然科学版);1986年03期
4 戴天时,刘志林,张瑞林;Cr在Fe-C奥氏体中的价电子结构及其在相变动力学中的行为[J];科学通报;1989年13期
5 费维栋,李超;Fe_(80)B_(20)金属玻璃价电子结构分析[J];科学通报;1990年23期
6 叶海峰;张振宇;刘志林;;18Cr2 Ni4 WA钢中C-Ce偏聚对相变动力学的影响[J];试验技术与试验机;1994年Z2期
7 李培杰,陈岗,余瑞璜,贾均,李庆春,里豪森;Al-Si合金熔体的价电子结构及其结构遗传[J];吉林大学自然科学学报;1997年03期
8 孙康宁,张景德,尹衍升;合金化对Fe-Al金属间化合物价电子结构的影响[J];科学通报;1997年21期
9 刘宁,刘逊芬;Mo_2C 相价电子结构及其本质硬度[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1997年04期
10 刘丽华,华中,李海波,宗占国,孙淑静;Fe-Cu固溶体价电子结构的研究[J];松辽学刊(自然科学版);2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李金平;韩杰才;孟松鹤;张幸红;梁军;;两种模型计算(ZrTi)B_2固溶体的价电子结构[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
2 张建武;罗震;;焊剂130中MgO价电子结构分析与熔点计算研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
3 楼白杨;;B_2有序铁铝化合物加Mn后的价电子结构[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
4 杨新建;李世春;李红;;PbTiO_3价电子结构和铁电性的经验电子理论计算[A];第十四届全国原子与分子物理学术会议论文专辑[C];2007年
5 高英俊;黄创高;王态成;蓝志强;韦银燕;;Al-Cu合金中θ相的价电子结构分析[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 邹骐;王永瑞;;高温超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8电子能量损失谱研究[A];第七次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1993年
7 杨绪杰;陆路德;汪信;;室温固相反应产物的NMR研究及晶体结构[A];第十三届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2004年
8 高英俊;黄创高;韦银燕;刘慧;莫其逢;;Al-Li-Sc合金的原子成键与性能[A];中国稀土学会第一届青年学术会议论文集[C];2005年
9 李学良;李子荣;祝晓芸;;纳米钼钴氮化物的制备及电极能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
10 高英俊;刘慧;黄创高;班冬梅;吴伟明;;Al-Mg-Sc合金的原子键强与力学性能[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋淑英;Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D];中国石油大学;2010年
2 许育东;高性能Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其刀具切削性能研究[D];合肥工业大学;2005年
3 石敏;Sr、Mg掺杂LaGaO_3材料的制备、性能表征和价电子结构的研究[D];合肥工业大学;2007年
4 刘红梅;Mg-5wt%Sn合金固溶时效机理和价电子结构的研究[D];四川大学;2007年
5 贾斌;铌微合金钢多道次热轧过程多尺度建模与数值模拟[D];燕山大学;2012年
6 李丽;高温高压金刚石生长机理的价电子理论及热力学分析[D];山东大学;2008年
7 杨新建;钙钛矿型铁电材料电子结构及物理性质研究[D];中国石油大学;2009年
8 李小波;难熔金属W、Mo、Ta、Nb及其二元合金的价键结构和相稳定性[D];中南大学;2008年
9 吴红艳;Ti_2AlNb基合金等离子表面合金化及摩擦学行为的研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 彭可;合金化和纳米复合化制备(Mo,W)Si_2-SiC材料及其性能研究[D];中南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡中华;Mg3AllCelSb合金相析出行为及其价电子结构研究[D];郑州大学;2010年
2 辛伟;合金平面价电子结构及其铁碳合金二元合金元素原子的定态[D];江苏科技大学;2010年
3 王义;稀土和几种典型半导体材料的价电子结构和物性[D];华北电力大学(北京);2011年
4 马含悦;316L不锈钢热老化现象的电子理论研究[D];西南石油大学;2011年
5 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
6 刘文华;Al-Ag-Zn合金的价电子结构与力学性能[D];广西大学;2012年
7 于涛;Ti(C,N)基金属陶瓷的界面价电子结构与性能研究[D];合肥工业大学;2010年
8 刘慧;Al-Li-Cu合金的价电子结构及合金的强化作用[D];广西大学;2003年
9 吴冬强;基于固体与分子经验电子理论的二氧化铈性能活化机理研究[D];广西大学;2012年
10 韩永剑;Al-Zn-Mg合金电子理论研究[D];广西大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026