开题报告-邓紫棋微观组织和性能的影响

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1、毕业设计(论文)开题报告题目：邓紫棋微观组织和性能的影响院（系）材料与化工学院邓紫棋专业金属材料工程邓紫棋邓紫棋班级邓紫棋班姓名邓紫棋学号邓紫棋导师邓紫棋邓紫棋201邓紫棋年3月12日撰写内容要求（可加页）：1.毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）1.1题目背景Mg是地球上储量最丰富的元素之一，在地壳表层金属矿的资源含量为2.3%,位居常用金属的第3位.此外,在盐湖及海洋中Mg的含量也十分可观，如海水中Mg含量高达2.1×1015t可以说取之不尽，用之不竭。镁合金是最轻的结构材料之一，有着其它金属不可比拟的优越性。镁及镁合金的特殊性能如密度低、比强

2、度和比刚度高、减振性好、电磁屏蔽性能优异、切削加工性和热成形性好等使其在移动通信、手提计算机等的壳体结构件上以及在汽车、电子、电器、航空航天、国防军工、交通等领域都具有重要的应用价值和广阔的应用前景。因此,在很多金属趋于枯竭的今天，加速Mg金属材料相关的科学和技术的研究是实现可持续发展的重要措施之一。我国目前大飞机、绕月、高速轨道交通、电动汽车等大型工程项目的启动，对镁合金有更大的希望,也提出了更高的要求。使用镁合金制造汽车零部件,不仅能够减轻汽车自身质量、降低油耗,而且有助于质量的优化分布,从而改善汽车的驾乘舒适性和安全性。在国防军事领域,降低重量意味着可以提高武器的射程

3、和命中精度,也可以提高飞行器的机动性能,还可以降低航天器(火箭、飞船等)的发射成本,因此镁合金被应用于制造飞机、导弹、飞船、卫星、轻武器等重要武器装备零件。1.2国内外研究背景国内外镁合金的研究主要也都是针对镁合金耐蚀性差、耐磨性差、铸造性差及易燃这些缺点而进行的。针对本课题，主要讲镁合金的力学性能。由于纯镁的室温塑性很差，纯镁多晶体的强度和硬度也比较低，不能直接用作结构材料。长期以来的研究得出，通过细晶强化、固溶强化、析出强化、复合强化等多种方法或这些方法的综合应用，能使镁及镁合金的力学性能得到大幅度的提高，从而满足各行业的需求。下面对不同的强化方式做一些简单的探讨。(1

4、)细晶强化细晶强化是提高镁合金综合性能的重要手段，主要通过控制镁合金晶粒度的方法来实现。细晶强化时，晶界是滑移传递的有效障碍，晶粒前方的应力集中使得更多的滑移系被激活，合金的整体变形更加均匀，使合金的强度和韧性得到了提高。合金的屈服强度与晶粒尺寸的关系可用Hall-Petch关系来表示：σs=σ0+Kd-1/2式(1-1)式中:σs:屈服强度σ0:晶内对变形的阻力，相当于极大单晶体的屈服强度K:反应晶界对变形的影响系数，与晶体结构有关d:晶粒直径从上面公式可以得出，获得细小等轴的晶粒可以改善合金的性能。(2)固溶强化固溶合金是合金元素完全溶解在基体金属中而形成的。溶质原子在

5、晶格上替代了基体金属原子，起到了强化的作用，而且额外电子的加入可以提高原子间的结合能，从而提高金属结构的稳定性。同时，溶质与基体元素的原子半径和弹性模量的差异能使基体产生点阵畸变，由此产生的应力场阻碍了位错运动，也使合金得到了强化。根据Hume-Rothery定律，如果溶质和溶剂的原子半径相差超过15%，就不能形成无限固溶体，且固溶度很小。因此，对镁来讲，适合这一原子尺寸范围的元素有Li、Al、Ti、Cr、Zn、Ge、Yt、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Te、Nd、W、Re、Pt、Au、Hg、Pb和Bi等。另外，要形成有限固溶体，还要有相同的原子价和相似的

6、晶体结构，而能满足这一条件的只有Cd和Zn。当这条标准不满足时，仍有可能具有较大的固溶度，因为电子价低的金属可以溶解电子价高的元素，反之则不行。(3)析出强化在合金中，当合金元素的固溶度随温度降低而减小时，便可能产生析出强化，并形成弥散分布的析出相，析出相与滑移位错之间的交互作用导致了合金的屈服强度提高。析出强化是滑移位错的相互作用，单独的沉淀相不是强化的充分条件，析出相的物理性质（软或硬）、尺寸与形状以及析出相与基体间的界面性质也是关键因素。为了增强镁合金的析出强化，选择合金元素应考虑到以下因素：(a)合金元素高温下在镁中应该有足够的固溶度，且随温度的降低而降低，以提高合

7、金的时效硬化能力；(b)析出相中应含有较多的镁，在提高析出相百分含量的同时减少所需的合金元素含量；(c)元素在镁中的扩散速率应较低，以减少位错的攀移及过时效倾向。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施(1)研究目标：通过该实验找到可以提高Mg-Al-Zn合金力学性能的方法并为Mg、A1、Zn合金的进一步研究开发提供理论和实践依据。(2)研究主要内容：1)对Mg-Al-Zn合金成分配比的实验研究；2)对不同成分的Mg-Al-Zn合金力学性能的对比；3)通过以上两步骤得出的结论，找出改变Mg-Al-