NZ30K鎂合金的時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)化模型的研究.pdf

1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文NZ30K鎂合金的時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)鎂合金的時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)化模型的研究化模型的研究學(xué)校：上海交通大學(xué)院系：系：材料科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：級(jí)：B1105092學(xué)號(hào)：號(hào)：1110509060碩士生：王小娜專(zhuān)業(yè)：業(yè)：材料學(xué)導(dǎo)師：師：顧劍鋒上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2013年12月INZ30K鎂合金的時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)化模型的研究摘要近年來(lái)，鎂合金廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)等各個(gè)工業(yè)

2、領(lǐng)域，但其硬度和強(qiáng)度較低，滑移系少，室溫和高溫性能較差。而稀土鎂合金因有著良好的析出強(qiáng)化性能，通過(guò)熱處理加工可使其獲得良好的室溫及高溫性能，受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中，Nd元素析出強(qiáng)化效果明顯，有望基于此開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度低成本的稀土鎂合金。本文以含Nd稀土鎂合金Mg3.0Nd0.2ZnZr(wt.%)為研究對(duì)象，研究其時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)和不同條件下時(shí)效后的力學(xué)性能預(yù)測(cè)。對(duì)固溶NZ30K鎂合金試樣分別進(jìn)行7個(gè)升溫速率的連續(xù)時(shí)效，根據(jù)時(shí)效過(guò)程中的電阻率

3、變化曲線(xiàn)觀(guān)察到時(shí)效過(guò)程中的兩個(gè)析出過(guò)程：在低溫階段析出β″相，在高溫階段析出β′相。隨著溫度升高，β″相向β′相轉(zhuǎn)變，同時(shí)，基體中也有β′相析出，β′相的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而增加。研究利用等轉(zhuǎn)變量方法分析NZ30K鎂合金的析出動(dòng)力學(xué)，確定了動(dòng)力學(xué)參數(shù)，析出激活能rE?和修正指前因子rA?，其中β″相和β′相的析出激活能分別為71.5KJmol和149.6KJmol。根據(jù)析出動(dòng)力學(xué)模型還得出了等溫析出轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)，并計(jì)算得到連續(xù)升溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)

4、（CHT）與等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)（IHT）。連續(xù)升溫與等溫過(guò)程中實(shí)測(cè)析出轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)與模型預(yù)測(cè)曲線(xiàn)均符合較好，證明該動(dòng)力學(xué)模型可以預(yù)測(cè)任意溫度歷史的熱處理?xiàng)l件下強(qiáng)化相析出行為。此外，本研究還測(cè)定了NZ30K鎂合金在不同條件下時(shí)效后試樣的力學(xué)性能，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在180250℃范圍內(nèi)合金的峰時(shí)效屈服強(qiáng)度基本一致，約為150MPa。推導(dǎo)了NZ30K鎂合金在欠時(shí)效、峰時(shí)效和過(guò)時(shí)效階段的強(qiáng)化模型。在欠時(shí)效與峰時(shí)效階段，鎂合金中析出強(qiáng)化作用在一定溫度范圍內(nèi)只

5、與強(qiáng)化相的相對(duì)體積分?jǐn)?shù)r?相關(guān)，且與12r?成正比。結(jié)合力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)確定了180250℃范圍內(nèi)強(qiáng)化模型中的參數(shù)1B。在過(guò)時(shí)效階段，強(qiáng)化模型認(rèn)為析出過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，析出相體積不變條件下其尺寸變大，因而力學(xué)性能僅取決于析出相粒子尺寸。通過(guò)對(duì)200℃和250℃等溫時(shí)效條件下TEM測(cè)定的析出相粒子尺寸進(jìn)行擬合得出粗化模型，進(jìn)而擬合獲得了強(qiáng)化模型參數(shù)。實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)結(jié)果表明此強(qiáng)化模型能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)NZ30K鎂合金時(shí)效過(guò)程中各個(gè)階段的屈服強(qiáng)度。關(guān)鍵詞