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隨著壓,初生Si相尺寸逐漸變小后逐漸消失;共晶Si相也明顯細化,分布均勻,組織中α-Al枝晶明顯,越來越發達。鑄造壓為598MPa時,力學性能好,合金抗拉強度為231.50MPa,伸長率為2.68%,硬度為124.10B。研究熱處理對鑄造Al-17.5Si多元合金顯微組織及力學性能的影響。分別改變固溶處理溫度和固溶處理時間,Si相在、凹槽處逐漸溶解、粒化,塊狀初生Si相逐漸細化,球化,棱角和鈍化,溫度過高或時間過長時Si相出現粗化現象。同時熱處理中析出的Al2Cu、AlNi相等也發生明顯改變,多元合金相在熱處理時發生消融現象,減小對基體的割裂作用,熱處理對Al-Si-Cu-Mg磨損性能有較大影響,了合金的耐磨性。熱處理1h和12h合金力學性能,抗拉強度達到274.5MPa和286.67MPa,硬度達到了130.63B和144.07B,伸長率達到4.00%和4.32%,且磨損量相近。硫酸生產及化行業對耐高溫閥門有大量需求。
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利用Pab模擬了不同取向關系下原子的近似重位點陣密度分布,發現在四種納米帶狀析出相與基體的取向關系中,只存NCS密度分布高點,表明納米帶狀析出相只沿著能量低的慣習面在一維方向生長,形成在一維方向較長的帶狀形貌。而對于長方形和正方形析出相,原子在相的(010)p晶面上不是優的匹配,而是錯開了一定夾角,即析出相與基體相互匹配時,失去了能量低的擇優界面,使兩相原子界面匹配能量升高,阻礙了析出相在慣習面上沿著擇優取向的進一步長大,從而形成長方形和正方形的形貌征。目前的超鎂合金均為高稀土含量的稀土鎂合金,低成本不含稀土的超鎂合金對促進鎂合金的應用有重要意義。
時效處理后合金硬度均現先后,然后趨于平緩。隨時效時間的,Al原子在基體Mg中的溶解度逐漸下降,析出相逐漸增多。時效處理后,合金斷口韌窩數量。無Ca合金的強度和伸長率均較低,含Ca量為2%時,由于新的顆粒相Al2Ca的連續彌散析出,合金具有較高的時效強化效果。此時合金具有較高的抗拉強度和屈服強度,分別為299MPa和269MPa。在Ca含量為2%時,合金的塑性較高,可達21.6%;Ca含量3%時,合金抗拉強度和屈服強度下降,分別為276MPa和247MPa,伸長率為19.5%。析出強化是鎂合金強度的一種有效。本文以可時效非稀土鎂合金為背景,通過在Mg-Zn-Co合金中添加1wt.%、2wt.%和3wt.%的非稀土Bi元素,研究了添加Bi元素對Mg-Zn-Co合金時效硬化、組織和力學性能的影響,并成功制備了一種Mg-Zn-Co-Bi合金。
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4J36鋼板零售現貨銷售銅鎳、4J36等材質鋼板以Y元素為代表,采用性原理計算了稀土RE元素對連續析出Mg17Al12相與α-Mg基體之間界面能的影響,研究表明RE元素傾向于置換Mg17Al12相中的Mg元素以能量,同時RE元素的引入將會晶粒內部連續析出相Mg17Al12/α-Mg界面能,界面能的可能是Mg-9Al-2Sm合金晶粒內部連續析出相密度的主要原因。本文通過對DZ125合金進行不同條件的蠕能,結合SEM、TEM微觀組織觀察,對合金進行位錯衍襯分析,研究了DZ125合金組織結構與蠕變行為,并考察了合金在不同條件的組織演化征與規律。結果表明,合金經*熱處理后,在枝晶干和枝晶間區域仍然存在著一定程度的成分偏析,其中,Al、f等γ′相形成元素在枝晶間區域的偏聚和富集,可致使枝晶間區域的γ′相。
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Mg–Al系合金是應用廣的商用鎂合金,然而其高溫強度和抗蠕往往較差。而Mg–Sn系合金基于自身的點,具有出優良高溫性能的潛力。因此研究者一方面嘗試將這兩種合金系各自的優勢結合起來出強韌性優良的Mg–Al–Sn系合金,另一方面嘗試出性能優良且不含鋁的Mg–Sn系合金來取代部分抗蠕變含鋁鎂合金。本文中我們主要研究了Zn和Sn含量對Mg–6Al–xSn (x=0–3.5wt.%)、Mg–6Al–3Sn (AT63)和Mg–5Sn鑄造含錫鎂合金顯微組織與力學性能的影響規律,并將離心鑄造引進到鎂合金顯微組織與力學性能的范疇中。形變熱處理藝在鋼鐵和鋁合金的生產應用中效果較,應用極為廣泛,但有關其在變形鎂合金方面的應用很少。針對這一現狀,本論文在不合金其他方面性能的前提下,以進一步鎂合金板材的室溫強度性能為根本目的,開展鎂合金的合金化和形變熱處理藝研究,并提出了孿晶強化機制。首先,基于Mg-1.3Mn合金,分別研究了Ce元素和Zn元素的添加對合金組織與性能的影響,并進行成分,結果表明:(1)Ce的添加能很好地細化晶粒,且Ce在合金中能夠形成高溫相Mg12Ce。Mg12Ce相較硬,能夠晶界的滑移和晶粒的轉動,合金的強度和硬度;但該第二相較脆,在較強拉應力的作用下易破碎,從而萌生裂紋。(2)Zn的添加不但能夠細化晶粒,而且能合金的鑄造性能,同時使得合金擁有很好的時效強化效果。
4J36以Al-Si-Mg為基礎的鑄造合金是當前汽車全鋁發動機的主要應用材料之一,當作溫度達到200℃及以上合金中的β″主強化相將逐漸失去,從而失去強化作用,合金材料的服役壽命縮短。Al-7Si-0.3Mg鑄造合金中添加微量過渡元素f可以形成一種高溫的Si-f沉淀強化相,該析出相的形成將大幅度合金的高溫抗蠕能,開展這類高溫相的研究為設計和新一代汽車發動機用耐高溫鋁合金材料提供理論指導和。本論文以Al-7Si-0.3Mg鑄造合金為基礎合金,設計了一組添加Zr和f元素的Al-7Si-0.3Mg-Zr/f/Zr+f鑄造合金,主要采用聚焦離子束/電子束雙束(FIB/SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(RTEM)結合能譜分析(EDS)等材料表征和分析技術、硬度、DSC熱分析、高溫拉伸、高溫疲勞和高溫蠕變,結合性原理計算及近似重位點陣(NCS)理論等理論分析,的研究了(1)Zr和f元素的添加對Al-7Si-0.3Mg鑄造合金中初生相的影響;(2)Zr和f元素的添加對Al-7Si-0.3Mg鑄造合金中析出相的影響,重點為析出相的成分、結構和形成機理;(3)Zr和f元素的添加對Al-7Si-0.3Mg鑄造合金高溫力學性能的影響,重點為納米帶狀析出相與位錯的關系、疲勞/蠕變變形機制。
以下是本文的主要結論:(1)使用Sm替代ZM6中的Nd后,鑄態合金晶粒明顯細化,第二相形貌也被改變。在ZM6中,主要的第二相是沿三叉晶界分布的樹枝狀的Mg12Nd相(體心四方結構,a=b=1.031nm,c=0.693nm);而在Mg-Sm-Zn-Zr系合金中主要的第二相是魚骨狀的Mg41Sm5相(體心四方結構,a=b=1.477nm,c=1.032nm)。另外,ZM6合金和Mg-Sm-Zn-Zr系合金進行了T4處理(515oC+16h)和T6處理(200oC+12h)后,峰值時效態ZM6合金中的析出相主要是β1相和β’相,其形貌與結構類似于商用WE54或WE43系合金中的析出相。而峰值時效態Mg-Sm-Zn-Zr系合金中的析出相主要是β’’相β’相。在相同時效條件下,Mg-Sm-Zn-Zr系中析出了更多彌散的沉淀相,這也是其力學性能的直接原因。后,通過合金成分,發現鑄態Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金具有佳的綜合力學性能。
鎂合金化學性質活潑,電極電位僅為-2.36 V,在的空氣和溶液中很容易腐蝕,生成的氧化膜疏松多孔,無法有效地保護基體,耐蝕性較低。鎂合金的耐蝕性和力學性能已經成為擴大鎂合金應用的重要研究內容。鎂合金中加入稀土元素可以有效地合金的組織,提度和耐蝕性,是鎂合金中有效的合金化元素。稀土鎂合金可以同時彌補鎂合金的力學性能和耐蝕性方面的缺陷。目前,具有代表性的稀土鎂合金有Mg-Nd,Mg-Y,Mg-Gd三種體系,其中Mg-Gd-Y系合金以其良好的室溫強度和高溫抗蠕受到了學者的廣泛關注。本文選取Mg-Gd-Y-Ag-Zr合金為研究對象,針對目前關于鑄造對合金材料組織和性能影響研究較少的問題,重點研究了低壓鑄造和重力鑄造兩種不同鑄造對其力學性能,顯微組織和耐蝕性的影響。研究結果表明:(1)低壓鑄造Mg-Gd-Y-Ag-Zr合金鑄態組織中缺陷較少,彌補了由于晶粒尺寸較大造成的合金屈服強度的下降問題。
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后,通過改變熱處理藝參數,進一步調控組織和性能,5Cr5Mo V鋼的強度和韌性。本文主要研究結果如下:1)研究了Al元素對5Cr5Mo V鋼鑄態和回火態組織相構成的影響規律。發現當Al含量從0 wt%到2.2 wt%時,鑄態主要組織演化規律為:馬氏體+殘余奧氏體→馬氏體+貝氏體+層片狀珠光體→粒狀珠光體→粒狀珠光體+δ鐵素體;回火態主要組織組成相演化規律為:板條馬氏體+二次碳化物→孿晶馬氏體+板條馬氏體+類多邊形δ鐵素體+二次碳化物→片狀馬氏體+枝晶狀δ鐵素體+二次碳化物。揭示了Al對馬氏體亞結構、二次碳化物的影響規律。Al元素能夠顯著細化馬氏體板條尺寸,改變其亞結構。
通過對鑄造過共晶Al-Si合金進行均勻化處理,研究均勻化處理對鑄造過共晶Al-Si合金顯微組織及力學性能的影響。在實驗時間范圍內,隨著均勻化處理時間的,Si相的形貌逐漸圓整,合金的塑性較大。當均勻化處理時間為12h時,合金的綜合力學性能,此時合金的布氏硬度為54.5B,抗拉強度為142MPa,伸長率達到11.40%,磨損量為6.5mg,系數為0.3231。鎂資源和稀土資源在我國儲量非常豐富,因此研究含稀土的耐熱鎂合金具備較明顯的優勢,汽車采用低成本耐熱鎂合金材料將是二十一世紀鎂業發展的關鍵。本論文主要目標為研究新型汽車傳動耐熱鎂合金部件,重點研究鎂合金材料的性能,而且兼顧材料的成本。