收藏本站
《武汉大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铸态及快速凝固镁锡和镁钆锌合金中析出相的透射电子显微学研究

聂鑫  
【摘要】:在时效强化镁合金中,镁锡系(Mg-Sn)合金和镁锌稀土系(如Mg-Gd-Zn)合金以其优良的可铸造性、高温下的机械强度和抗蠕变性能得到了广泛关注,特别是关注并研究其时效过程中析出的沉淀相的晶体学特征以及对合金力学性能的影响机理。本论文采用当前较先进的透射电子显微术包括高分辨透射电子显微术(HRTEM)以及球差矫正的高角环形暗场扫描透射电子显微术(HAADF-STEM)结合X射线衍射(XRD)与扫描电子显微术(SEM)等常规微观分析手段,研究了平衡凝固下铸态镁锡(Mg-9.76wt.%Sn)合金和镁钆锌(Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn)合金经过热处理后晶粒内沉淀相的析出规律、晶体学特征及时效强化机理;同时研究了快速凝固技术制备的相同成分Mg-9.76wt.%Sn合金的微观组织特征,并将非平衡快速凝固同铸态的结果进行了对比。对固溶处理后(823K保温12小时后水淬)的铸态Mg-9.76wt.%Sn合金分别进行高温(573K)和低温(453K)的时效处理,测得硬度曲线。结果表明,该合金高温(573K)时效5小时达到峰值硬度63.5Hv,低温(453K)时效425小时达到峰值硬度67.0Hv。采用透射电子显微术(TEM)的选区电子衍射方法,对固溶处理后(823K保温12小时后水淬)的铸态Mg-9.76wt.%Sn合金在高温(573K)和低温时效(453K)硬度峰值时样品中析出相β-Mg2Sn颗粒同基体a-Mg的取向关系进行了观察和统计分析。结果发现:高温时效时(573K)析出相同基体的取向关系为OR-3((110)β//(0001)α,[111]β//(1互10)α)的颗粒数目占75.1%;析出相同基体的取向关系为OR-4((110)β//(0001)α,[001]β//(2110)α)的颗粒数目占24.3%;析出相同基体的取向关系为OR-1((111)β//(0001)。,[110k//(2110)。)的颗粒数目占0.6%。低温时效(453K)峰值硬度时析出相β-Mg2Sn同基体的取向关系为OR-4的颗粒数目占77.4%,析出相同基体的取向关系为OR-3的颗粒数目占22.6%。本文根据固态相变的晶体学理论(三维不变线应变模型),在倒易空间建立了由基体α-Mg母相(HCP)到析出相β-Mg2Sn (FCC)的转变矩阵,解释了镁锡系(Mg-Sn)合金在高温时效过程中析出相β-Mg2Sn更容易以OR-3的取向从基体中析出和生长,丰富了HCP到FCC固态相变的晶体学理论。本文根据在高温时效过程中析出相β-Mg2Sn同基体α-Mg界面的高分辨透射电子显微相位衬度像和高角环形暗场原子序数(Z)衬度像,提出了OR-3和OR-4取向下析出相β-Mg2Sn颗粒同基体α-Mg间惯习面的界面结构模型,与实验结果符合较好。对快速凝固技术制备的非平衡凝固Mg-9.76wt.%Sn条带进行了力学性能(显微硬度)测量与微观组织分析,测得平均显微硬度为69.4Hv,α-Mg晶粒平均粒径3.824μm,相比铸态的一百微米级的平均粒径,大幅降低。根据霍尔佩奇关系式σs=σ0+kd-1/2,由于镁合金的k值较大,因此当粒径d大幅降低时镁合金的强韧性可获较大提高。在快速凝固Mg-9.76wt.%Sn条带样品中发现具有D019结构的亚稳相β"-Mg3Sn相,它属于密排六方结构(HCP),晶格常数aβ"=2αα, cβ"=cα,与基体α-Mg的取向关系为(0110)β"//(0110)α,(0001)β"//(0001)α,(21 10)β"//(2110)α。利用高分辨透射电子显微术(HRTEM)以及球差矫正的高角环形暗场扫描透射电子显微术(HAADF-STEM),观察和表征了经773K保温16小时后铸态Mg-9.05wt.%Gd-2.85wt.%Zn合金中14H型长周期结构相,验证了前人提出了此14H长周期结构相的原子结构模型,且与实验结果符合较好。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 丁棣华;刘盛炎;;Fe-H合金的Snoek-K■ster峰的研究[J];武汉大学学报(自然科学版);1982年01期
2 王少阶;王子孝;何元金;郁伟中;;用正电子湮灭研究LC—9铝合金时效[J];武汉大学学报(自然科学版);1981年04期
3 蔡传荣,张琼;QBe2合金硬态分级时效显微分析[J];福州大学学报(自然科学版);1993年02期
4 赵友昌;蒋四南;寿宝法;董现国;;Fe—W及Fe—W—Ti合金Laves相脱溶硬化的研究[J];吉林大学自然科学学报;1963年01期
5 龙骧;袁祖奎;陈继勤;;Fe-W-Cr耐热钢时效组织的研究[J];吉林大学学报(自然科学版);1966年01期
6 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 熊建芳;;钢丝处理过程中的时效作用[A];全国金属制品信息网第22届年会论文集[C];2010年
2 李德辉;李志成;刘路;高国忠;徐永波;邹壮辉;;时效对Mg-RE合金性能与结构的影响[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
3 曾婵;刘丽;孙平;王小祥;;贵金属齿科铸造合金时效后结构和性能研究[A];浙江生物医学工程学会第九届年会论文汇编[C];2011年
4 O祝桂合;小野寺龙太;;低碳钢的屈服与时效现象的新探索[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(4)[C];2003年
5 郭岩;王博涵;侯淑芳;周荣灿;;改进型617镍基合金时效析出相[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年
6 王兴权;王欣平;廖赞;孙秀霞;;超高强度CuNiMnFe合金的时效特性[A];中国有色金属学会第十二届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2007年
7 韩小磊;熊柏青;张永安;李志辉;朱宝宏;王锋;刘红伟;;单级时效制度对7150铝合金组织和性能的影响[A];全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集[C];2009年
8 李晓玲;王秀芳;孙东立;武高辉;;SiC_p/2024Al复合材料的时效硬化行为[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
9 杨才福;张永权;;Cu时效硬化钢中Cu的析出[A];中国特殊钢年会2005论文集[C];2005年
10 栾佰峰;陈国钦;武高辉;;AlN_p/LY12复合材料的时效硬化行为[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张延志;时效对U-5.8wt.%Nb合金结构和力学性能的影响研究[D];中国工程物理研究院;2015年
2 顾伟;大断面7050高强铝合金挤压及热处理过程组织与性能研究[D];北京科技大学;2016年
3 孟凡岩;连续热压机马氏体时效不锈钢带的时效、激光焊接和氧化行为研究[D];吉林大学;2016年
4 聂鑫;铸态及快速凝固镁锡和镁钆锌合金中析出相的透射电子显微学研究[D];武汉大学;2015年
5 董桂馥;时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的相变和力学行为[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 陈军洲;AA 7055铝合金的时效析出行为与力学性能[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 刘勇;接触线用稀土微合金化高强高导Cu-Cr-Zr合金时效析出特性研究[D];西安理工大学;2007年
8 樊喜刚;Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能和断裂行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 李强;过饱和铜铬合金粉体的制备和时效研究[D];昆明理工大学;2006年
10 陆德平;高强高导电铜合金研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛丞丞;Ti含量对LF2气阀合金组织与性能的影响[D];昆明理工大学;2015年
2 熊竟成;Mg-Gd-Y系合金时效析出行为研究[D];北京有色金属研究总院;2015年
3 吉婉;时效对热挤压态Mg-Zn-Ca/Mg-Zn-Ca-Nd合金力学及腐蚀性能的影响[D];长安大学;2015年
4 王战华;固溶和时效对三种Mg-Gd-Y合金组织与性能的影响[D];西安工业大学;2015年
5 付伟英;新型铝合金结构及热处理性能的研究[D];上海应用技术学院;2015年
6 郑皓;7055铝合金及环轧件的组织与热处理工艺[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 李明达;17-7PH不锈钢泵轴弯曲失效及显微组织研究[D];大连海事大学;2015年
8 刘宁远;Mg-Sm-Gd系合金时效析出相及相变机理研究[D];上海交通大学;2015年
9 耿明;热处理及冷轧工艺对Cu-20Ni-20Mn组织性能的影响研究[D];华北理工大学;2015年
10 朱守茹;Mg-9Al-2Sm(wt.%)铸造合金显微组织与力学性能研究[D];上海交通大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978