收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Mg-5Li-3Al-2Zn-X(RE,Cu,Sn)镁合金显微组织及力学性能的研究

李廷取  
【摘要】:镁锂合金是最轻的金属结构材料,它具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、易切削加工等优点,被认为是航天器和汽车轻量化的最佳材料。当镁合金使用温度超过120℃时,由于合金中相的软化导致高温力学性能大幅度下降,这极大地阻碍了镁锂合金大规模地应用。最近几年,国内外对于耐热镁合金的开发给予了高度重视。目前,主要通过降低合金中A1元素的含量,引入高熔点的第二相,减少或抑制低熔点相的形成。已研究和开发的合金体系主要包括:Mg-Al-Sr、Mg-Al-RE和Mg-Al-Ca-Sr系等。因此稀土、铜和锡元素同样可以应用在镁锂合金中,提高合金的耐高温性能。此外,Mg-Zn-Al系合金由于成本相对较低,是一种有发展前途的高温抗蠕变镁合金。该体系合金的力学性能和热裂倾向对成分非常敏感,而且组织中通常存在大量网状的共晶相,导致合金的塑性较差。除少数合金可用于装饰外,关于该体系商业化应用的报道非常少。 本论文把RE、Cu和Sn作为合金强化元素添加到Mg-Li-Al-Zn体系合金中,对于已设计优化出的LAZ532-2RE、LAZ532-2Cu和LAZ532-1Sn合金分别进行了热挤压变形加工,研究了合金热挤压变形后的组织和力学性能。 挤压态LAZ532-2RE合金在150℃以下,高温拉伸变形机制是孪晶和位错协调的变形机制,当温度升高到200℃左右时,晶粒发生软化,发生的是位错和晶界滑移协调的变形机制,但温度继续升高时,固溶在a-Mg中的Li脱溶析出形成p相,在高温条件下软化的β相变形能力强,它与α相协调发生较大的变形,此时的高温拉伸变形机制是以晶界滑移机制为主要机制,并伴随着脱溶析出的第二相协调变形机制。挤压态LAZ532-2RE合金,在398K、423K和448K温度蠕变测试时,应力指数n值分别为4.25、4.98和6.23,蠕变激活能Qc值在60MPa、80MPa和100MPa的应力条件时分别为104kJ/mol、118kJ/mol和134kJ/mol,其对应的蠕变机制,应力指数在4.25~4.98之间时,蠕变机制是位错攀移型蠕变。当n大于6时,属于受非基面位错运动控制的蠕变,稀土相在高温蠕变过程中阻碍了位错运动,提高了该合金的高温蠕变性能。 挤压态LAZ532-2Cu合金在150℃以下时仍然具有较高的强度,当温度达到200℃时强度下降很多,但是在应变速率1×10-2时延伸率高达44%。挤压态LAZ532-2Cu合金,在125℃~175℃温度范围,应力在60MPa-100MPa范围蠕变测试时,应力指数n值分别为3.72、4.8和6.1,蠕变激活能Qc值在60MPa、80MPa和100MPa的应力条件时分别为94.8kJ/mol、123.9kJ/mol和128kJ/mol,其对应的蠕变机制,在125℃~150℃之间时,蠕变机制是位错攀移型蠕变。当温度达到175℃时,属于受非基面位错运动控制的蠕变,铜化合物相在高温蠕变过程中阻碍了位错运动,该合金在蠕变过程中发生了时效强化作用,使得挤压态LAZ532-2Cu合金的蠕变性能与挤压态LAZ532-2RE合金非常接近。 挤压态LAZ532-1Sn合金在150℃以下时仍然具有较高的强度,当温度达到200℃时强度下降很多,应变速率1×10-2时延伸率达到75%。挤压态LAZ532-1Sn合金,在125℃~175℃温度范围,应力在60MPa~100MPa范围蠕变测试时,应力指数n值分别为2.5、3.7和5.8,蠕变激活能Qc值在60MPa、80MPa和100MPa的应力条件时分别为104kJ/mol、118kJ/mol和135kJ/mol,其对应的蠕变机制,在应力指数n≈2,蠕变激活能在100kJ/mol左右,为晶界滑移型蠕变。当温度达到150℃时,当应力指数n≈3~4时,为位错滑移型蠕变,当温度继续升高,应力指数n≈6时,此时蠕变激活能Qc=135kJ/mol,为受非基面位错运动控制的蠕变。 挤压态LAZ532-2RE合金拉伸曲线中出现了两种塑性失稳现象:第一种小锯齿形波动的失稳现象是由固溶原子与位错相助作用引起的,即是“动态应变时效”机制;第二种大锯齿形波动的失稳现象是由切变变形孪晶诱发的,这种稳态塑性失稳现象的机制是由变形孪晶所造成的“孪晶稳态塑性失稳”机制。挤压态LAZ532-2RE合金常温拉伸出现的异常应变速率敏感现象可以解释为,正应变速率敏感是应变硬化作用引起,负的应变速率敏感是稳态塑性失稳导致的。 锂元素的加入降低了镁合金中镁的晶格常数c值,根据X射线步进式扫描计算结果得出LAZ532-2RE合金中a-Mg的晶轴比c/a值从1.624降低到了1.6074,这会导致该合金在常温拉伸时产生较多的变形孪晶,从而大幅度的提高了该合金的延伸率。挤压态LAZ532-2RE合金拉伸变形时产生的切变变形孪晶主要是{1012}和{1011}孪晶。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 彭元东;易健宏;梁超平;李丽娅;吴海明;王乐;;低合金钢烧结硬化性能研究[J];材料开发与应用;2008年02期
2 余式昌,吴申庆,燕纪全,宫友军,宫元生,练明生,叶刚,成义军,柯红升,翟德建;稀土对21-4N钢显微组织和力学性能的影响[J];机械工程材料;2005年06期
3 丁拥军,李卫京,崔世海,韩建民,车玉玺,王金华;微合金化铸钢热处理工艺的研究[J];机械工程材料;2005年07期
4 龚正春;唐信萍;孟令庆;犹公;;T91钢管手工氩弧焊接头的显微组织[J];理化检验(物理分册);2006年11期
5 张小立;金志浩;冯耀荣;吕振林;汤锋;;反应熔渗法制备Mo(Si,Al)_2-SiC复合材料的研究[J];稀有金属材料与工程;2006年S2期
6 肖代红;宋旼;陈康华;陈方泉;;熔炼法原位合成TiB-Nd_2O_3-Ti复合材料的组织与力学性能[J];材料开发与应用;2007年02期
7 颜敏;张述泉;王华明;;激光熔化沉积AerMet 100耐蚀超高强度钢的凝固组织及力学性能[J];金属学报;2007年05期
8 肖代红;;(TiB+Nd_2O_3)/Ti复合材料的显微组织与力学性能[J];铸造技术;2007年06期
9 乔书君;刘东海;王培勋;;4%Cr铸钢支承辊热处理工艺[J];大型铸锻件;2007年05期
10 周轶群;马惠萍;鞠泉;周铁涛;;三种热处理制度对GH648合金组织和性能的影响[J];钢铁研究学报;2007年12期
11 彭元东;易健宏;郭颖利;李丽娅;罗述东;;微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响[J];材料工程;2008年04期
12 李燕;刘宁;;碳含量对(Ti,W)(C,N)-Co金属陶瓷的显微结构与力学性能的影响[J];材料工程;2008年03期
13 陶鹏;张弛;杨志刚;Yoshio Terada;Naoki Doi;Masahiko Murata;;高钢级管线钢的组织和力学性能[J];焊管;2008年02期
14 彭元东;易健宏;郭颖利;罗述东;李丽娅;;不同温度下微波烧结Fe-Cu-C的性能[J];中南大学学报(自然科学版);2008年04期
15 颜海涛;毕洪运;李鑫;徐洲;;Nb对0Cr11铁素体不锈钢组织和性能的影响[J];钢铁;2009年01期
16 司颐;武晓峰;;Ti_(50)Cu_(42)Ni_8非晶合金力学性能与晶化组织的研究[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2009年01期
17 李天生;徐慧;朱福顺;;液态模锻对AZ91D合金组织和性能的影响[J];热加工工艺;2009年03期
18 李慧中;李洲;梁霄鹏;郭菲菲;孙风蔚;;预变形对Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的组织与力学性能的影响[J];航空材料学报;2009年02期
19 高珊;夏兰廷;李宏战;;RE对AZ31镁合金组织和性能的影响[J];中国铸造装备与技术;2009年05期
20 马晓妹;;轧后冷却速率对14CrMoR钢板热处理后显微组织和力学性能的影响[J];理化检验(物理分册);2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 欧阳建;王秀芳;徐荣军;方园;康永林;;薄板坯连铸连轧工艺生产S420MC热轧钢板的组织性能分析[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
2 王秀芳;欧阳建;吴建春;徐荣军;方园;;两种不同薄板坯连铸连轧工艺生产低碳钢的组织性能对比分析[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
3 李彦霞;;压力下挤压铸造Al-Cu合金的性能研究[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
4 张磊;李从卿;佟建华;郭晓娟;康举;;LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
5 王小强;李全安;张兴渊;;Nd对AZ91镁合金组织和高温力学性能的影响[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
6 韩光炜;牛建科;杨玉军;邓波;;长期时效后GH6783合金组织和性能的变化[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年
7 秦桂红;计波;朱益藩;朱峰;;TC6钛合金棒材的热连轧工艺[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
8 李润霞;陈玉金;许传恒;袁晓光;李荣德;;过共晶Al-Si合金的电磁搅拌工艺研究[A];2009中国铸造活动周论文集[C];2009年
9 王清;赖静;孙东立;张丽萍;;BT14钛合金固溶时效后的显微组织与力学性能[A];第九次全国热处理大会论文集(二)[C];2007年
10 朱瑞灿;张益坤;徐宋娟;李剑;刘景铎;韩洪亮;;D406A钢电子束焊接接头组织及性能分析[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李廷取;Mg-5Li-3Al-2Zn-X(RE,Cu,Sn)镁合金显微组织及力学性能的研究[D];吉林大学;2011年
2 刘红宾;基于合金化改善镁合金强/韧性的研究[D];大连理工大学;2009年
3 李燕;化学成分对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响[D];合肥工业大学;2008年
4 陈洪美;铸轧镁合金的变形工艺及其组织和力学性能的研究[D];山东大学;2009年
5 胡茂良;固相再生AZ91D镁合金组织结构及性能研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
6 苏桂花;稀土镁合金的组织、性能及半固态组织演变规律[D];吉林大学;2010年
7 郑开云;Mg-Gd-Nd-Zr系高强耐热镁合金组织与性能研究[D];上海交通大学;2008年
8 付彭怀;Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织、力学性能和强化机制的研究[D];上海交通大学;2009年
9 徐裕来;超超临界汽轮机叶片用高温合金Nimonic 80A成分优化、微结构及其高温强化机理研究[D];上海大学;2013年
10 卫爱丽;稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 龚丽勤;Al3Ti3B中间合金对Mg-Al系合金的晶粒细化研究[D];清华大学;2005年
2 李博宇;等离子喷涂法纳米结构WC-Co涂层的制备与性能[D];大连理工大学;2006年
3 任春艳;棒状ZA合金挤压铸造工艺及性能的研究[D];沈阳工业大学;2006年
4 刘放军;ZA84镁合金压铸工艺及组织性能的研究[D];湖南大学;2006年
5 周军;原始粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响研究[D];合肥工业大学;2007年
6 李杰;热处理对7055合金组织和性能的影响[D];中南大学;2005年
7 王立强;冷加工及热处理对TM50钛合金组织与性能的影响[D];西安建筑科技大学;2006年
8 沈卓;显微组织及硫含量对管线钢力学性能和抗硫化氢性能的影响[D];沈阳理工大学;2008年
9 胡楠楠;Mg-Ni-Zn-Y非晶合金复合材料的组织与性能[D];沈阳工业大学;2009年
10 张博;热处理对SiC/AZ81镁合金基复合材料力学性能的影响[D];沈阳工业大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘友存;热轧带钢力学性能在线预测系统简介[N];中国冶金报;2007年
2 钟;显微组织变化对HSLA-100钢焊接金属冷断裂的影响[N];世界金属导报;2005年
3 晨;具有均匀尺寸和力学性能的薄宽热轧带钢[N];世界金属导报;2004年
4 晨;TPCP技术生产的极低碳贝氏体高强度钢[N];世界金属导报;2005年
5 Mohamed Fouad Emam;应用热机械控轧工艺提高API X-60力学性能[N];世界金属导报;2009年
6 廖建国;日本开发出铁素体系不锈钢显微组织预测技术[N];世界金属导报;2005年
7 邱松年 孙维芳;现代常化钢板物理冶金学[N];世界金属导报;2009年
8 记者 徐彦泓;国家建材五金水暖测试中心加强扣件检测[N];中国建材报;2006年
9 ;控制热锻Nb-V微合金钢显微组织来提高冲击韧性和延展性[N];世界金属导报;2006年
10 ;铌在钢轨钢中的应用[N];世界金属导报;2005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
  • 010-62982499
  • 010-62783978