准晶增强mg-zn-y-zr合金组织与力学性能的研究

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1、图书分类号TB331密级非密注1UDC_______________________________________________________________硕士学位论文准晶增强Mg-Zn-Y-Zr合金组织与力学性能的研究卜志强指导教师（姓名、职称侯华教授申请学位级别工学硕士专业名称材料加工工程论文提交日期_2018___年___4___月___10___日论文答辩日期2018年5月28日学位授予日期________年______月______日论文评阅侯利峰赵宇宏答辩委员会主席霍文娟2018年6月2日中北大学学位论

2、文准晶增强Mg-Zn-Y-Zr合金组织与力学性能的研究摘要镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料之一，被誉为21世纪最具潜力的绿色环保工程材料。其具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、机械加工性能优良等特点，在航空、航天、交通等领域的具有良好的应用前景。准晶是Shechtman等在1984年首先在快速凝固的Al-Mn合金里发现的一种新的物质，准晶是一种同时具有长程准周期平移性和非晶体学旋转对称性的固态有序相。准晶相本身的高硬度、高模量、高耐磨性以及与镁基体的良好的结合性，使其成为优良的镁合金强化相，可以显著改善镁合金的性能

3、，有利于促进镁合金的应用，因而准晶增强镁合金成为一大研究热点。本研究使用常规铸造的方法，制备出了自生准晶增强的Mg-Zn-Y-Zr合金。使用多种检测手段，研究了冷却速度、合金成分以及热处理对准晶增强镁合金的组织与性能的影响，对准晶的凝固路径和形成机理以及准晶对合金的强化机理做了系统的研究。通过文献调研，本文将初始合金成分定为Mg-3.6Zn-0.8Y-0.6Zr（wt.%），通过使用三种不同的冷却方式，研究了不同冷却速度对合金组织和力学性能的影响，探索了冷却速度对准晶I-相形成的影响，对不同冷却速速下合金的凝固路径进行了分

4、析。结果表明在合金成分一定的前提下，冷却速度对合金中的相组成有着决定性的影响，较快的冷却速度有利于合金中准晶相的形成；不同冷却速度下合金的组织、性能也存在着巨大的差别。通过合金成分设计，使用金属型铸造法制备出四组不同成分的Mg-Zn-Y-Zr合金，四组合金都由枝晶状的α-Mg以及枝晶间的I-相组成，且合金存在层片状的α-Mg/I-相的共晶组织，主要研究了合金成分对Mg-Zn-Y-Zr合金组织与性能的影响，总结了准晶相对合金组织与性能的影响规律；并对合金进行了热处理，研究了热处理对合金的影响。结合不同冷却工艺与合金成分对Mg

5、-Zn-Y-Zr合金的影响，本文设计了并制备出了具有高性能的准晶增强Mg–5χ%Zn–χ%Y–0.6%Zr合金。该合金由α-Mg基体相和准晶I相两相组成，其中α-Mg由两种尺寸不同的α1-Mg和α2-Mg组成，准晶I-相以不连续的网中北大学学位论文状、条状或颗粒状均匀的分布在基体中。其中Mg-6.5%Zn-1.3%Y-0.6%Zr合金表现出最优异的力学性能，其铸态的抗拉强度和延伸率分别为225MPa和25.2%。关键词：Mg-Zn-Y-Zr合金，准晶，组织与力学性能中北大学学位论文StudyonMicrostructure

6、andMechanicalPropertiesoftheQuasicrystalReinforcedMg-Zn-Y-ZrAlloyAbstractMagnesiumalloysarethelighteststructuralmaterialinengineeringapplication,knownasthemostpromisinggreenengineeringmaterialinthetwenty-firstCentury,whichhastheadvantagesoflowdensity,highspecifics

7、trengthandspecificrigidity,gooddampingperformance,excellentmachiningperformance,etc.Magnesiumalloysalsohasgoodapplicationprospectintheaerospace,transportationandotherfields.QuasicrystalwasfirstdiscoveredbyShechtmanandhiscolleaguesinrapidlysolidifiedAl-Mnalloyin198

8、4.Quasicrystalisakindofsolidorderedphasewhichhasbothlong-rangepseudo-periodicityandnoncrystallographicrotationalsymmetry,thespecialcrystalstructureofqua