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《中南大学》 2014年
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稀土镁合金体系相图测定和热力学模拟及应用

张帆  
【摘要】:镁合金是最轻的金属材料之一,被应用在航天航空、汽车和3C电子产品等领域,是热门的铝合金替代材料。但是由于普通镁合金高温力学性能和抗蠕变性能差,镁合金的应用受到很多的限制。研究结果表明,添加稀土元素能显著改善镁合金高温性能,这主要是由于镁元素和稀土元素会形成高温稳定的化合物。所以了解稀土镁合金相图以及镁和稀土元素之间的相互作用关系是非常必要的,这可以为研究者们开发新的镁合金提供依据。本论文以多元稀土镁合金(Mg-La-Nd、Mg-Gd-La和Mg-Gd-Mn-Sc)为研究目标,通过实验测定(扩散偶和合金法)获得相关温度的等温截面图,并基于收集前人研究结果利用CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram)方法获建立相关体系的热力学数据库,最后简要分析了该数据库在合金体系中的应用。本工作的主要研究内容如下:(1)通过扩散偶和合金法,测定了Mg-La-Nd三元系500 ℃相平衡关系。发现了由于添加Nd而稳定的Mg41La5化合物相,以及低温稳定的化合物相Mg2La.测定了Nd在化合物相Mg12La、Mg17La2和Mg2La,以及La在Mg41Nd的固溶度。研究结果显示MgLa与MgNd,以及Mg3La与Mg3Nd形成连续固溶体。(2)实测了Mg-Gd-La三元系500 ℃等温截面图;发现了由于Gd元素添加而稳定的Mg41La5化合物相;测定了Gd在化合物相Mg12La、 Mg17La2和Mg41La5,以及La在Mg5Gd和Mg2Gd的固溶度。MgGd与MgLa,以及Mg3Gd与Mg3La分别形成连续固溶体Mg(Gd, La)和Mg3(Gd, La)。(3)实测了Mg-Gd-Mn三元系500℃等温截面图。结合本实验数据和已报道的相图数据,对Mg-Gd-Mn体系进行了热力学优化,获得了一套描述各相的自由能的热力学参数,计算的等温截面图与实验测定的基本一致。利用优化的热力学数据库进行了个案研究。(4)建立了Mg-Gd-Mn-Sc四元热力学数据库;通过相图和相选择规律,分析了不同合金成分凝固过程并分析了随着Mn和Gd的变化合金凝固过程的变化规律。选择了比较优异的合金成分并给出了合适的固溶处理和时效温度范围。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG146.22

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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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6 孟凡桂;部分稀土镁合金体系相关系的研究[D];中南大学;2006年
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2 尹雪雁;稀土镁合金扭转变形LPSO相演变及性能研究[D];中北大学;2017年
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10 张秀芝;稀土镁合金低周疲劳行为的研究[D];沈阳工业大学;2002年
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