下载文档原格式
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251镁合金的强化处理方法研究X丁亚茹,韩建民(北京交通大学,北京 100080) 摘 要:研究了镁合金的强化处理方法。
不同元素对镁的影响不同,通过加入不同的元素得到不同性能的镁合金;有些合金元素加入后形成固溶体,起到固溶强化。
有些元素可析出第二相,起到第二相强化作用。
关键词:镁合金;固溶强化;第二相强化 中图分类号:T G166.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0101—02 工业纯镁强度很低,不能满足在结构材料使用时的性能要求,那么,就要通过一些方法来提高镁的性能。
其中,最常用的手段是可以通过合金元素的加入,起到固溶强化和析出强化来提高镁的性能。
1 合金元素的固溶强化合金元素的固溶强化是指将镁基体中溶入合金化元素,所添加的合金元素原子替换晶格点阵上的镁原子,形成固溶体,引起晶格畸变使镁金属强化。
形成固溶体的基本条件:原子半径和镁相差小于15%,Li、Al、T i、Cr、Zn、Ge、Z r、Nb、Mo、P d、Ag、Cd、In、Sn、Sb、T e、Nd、W、Re、P t、Au、Hg、P b及Bi 等元素皆可与镁形成固溶体。
形成无限固溶体的条件:原子半径和镁相差小于15%、与镁具有相同的原子价、与镁的晶体结构相似,Cd和Z n可与镁元素形成无限固溶体[2]。
合金元素原子可以阻碍镁原子的自扩散,使镁合金的弹性模量增大,镁合金的熔点也随之增大,镁的抗蠕变性能升高。
2 合金元素的析出强化位错和第二相交互作用形成第二相强化,一般情况下第二相强化比固溶强化效果更加显著。
第二相强化可分为析出强化和弥散强化。
析出强化是通过相变热处理获得的,也称沉淀强化;弥散强化是通过粉末烧结获得的。
快速凝固及变形高强度镁合金的研究的开题报告一. 研究背景镁合金作为一种轻质高强度材料，可应用于多种领域，例如汽车、航空航天、电子设备、医疗器械等。
但是，镁合金在制造过程中面临着凝固速率慢、易变形等问题，这限制了其广泛应用。
因此，开发快速凝固及变形高强度镁合金的研究具有重要意义。
二. 研究目的本研究旨在研究并探索快速凝固及变形高强度镁合金的制备方法，以提高镁合金的生产效率和应用价值。
具体目标如下：1. 提高镁合金凝固速率，探索制备快速凝固镁合金的方法；2. 研究镁合金的变形行为，寻找镁合金的优化变形方法；3. 探究快速凝固及变形对镁合金物理和机械性能的影响；4. 发掘快速凝固及变形高强度镁合金可能的应用领域。
三. 研究内容1. 研究镁合金的凝固速率及其影响因素，包括合金成分、冷却速率等。
2. 探索制备快速凝固镁合金的方法，包括快速凝固技术、加热制备方法等。
3. 分析并比较镁合金的不同变形行为，包括压缩、拉伸、弯曲等。
4. 研究快速凝固及变形对镁合金物理和机械性能的影响，包括硬度、强度、韧性、耐蚀性等。
5. 探究快速凝固及变形高强度镁合金可能的应用领域，例如汽车、航空航天、电子设备、医疗器械等。
四. 预期结果1. 制备出快速凝固及变形高强度镁合金，提高镁合金的生产效率和应用价值。
2. 探索出能够提高镁合金凝固速率和变形行为的方法。
3. 发现快速凝固及变形对镁合金物理和机械性能的影响，为镁合金的应用提供更好的参考依据。
4. 发现快速凝固及变形高强度镁合金的应用领域。
五. 研究方法1. 通过文献资料和实验研究探索镁合金的凝固速率及其影响因素。
2. 探索快速凝固及变形镁合金的制备方法，包括快速凝固技术、加热制备方法等。
3. 采用金相显微镜、扫描电镜等方法分析并比较镁合金不同变形行为。
4. 测试快速凝固及变形高强度镁合金的物理和机械性能。
5. 探究快速凝固及变形高强度镁合金的应用领域，分析其优缺点和前景。
六. 研究意义1. 可以解决现有镁合金制备过程中凝固速率慢、易变形的问题，提高镁合金的生产效率和应用价值。
一种高强高韧镁合金及其制备方法这种高强高韧镁合金是一种新型的材料，具有很高的强度和抗拉强度，同时具有优异的韧性和可塑性。
它的制备方法包括两步：首先是对金属粉末进行机械球磨，使其细化和均匀分散；其次是将球磨后的金属粉末和MgCl2溶液混合，通过反应生成目标合金。
这种制备方法简单易行，不需要高温高压等复杂的工艺条件。
通过制备出这种高强高韧镁合金，可以在航空航天、汽车制造、船舶制造等行业得到广泛的应用。
它的强度和韧性可以满足各种复杂情况下的应用需求，其轻质化的特性也能够降低各种产品的重量，提高其性能和效率。
镁合金力学性能强化的几种途径摘要对近几年镁合金力学性能强化的研究进行了总结，主要途径归纳为三个方面，一是热处理，二是合金化，三是加工工艺。
关键词：镁合金力学性能热处理合金化加工工艺镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高的特点,而且还具有优良的阻尼性能、较好的尺寸稳定性和机械加工性能及较低的铸造成本。
广泛应用于航空航天、汽车和电子等行业。
但是,镁合金密排六方的晶体结构及较少的滑移系决定了其塑性变形能力较差,所以应该用一些方法来提高其力学性能，本文就近几年镁合金力学性能方面的研究进行总结，并提出建议。
1 镁及其合金的力学性能镁是一种二价的碱金属元素，属于密排六方晶系，这种密排六方结构使之在力学和物理性能方面表现出强烈的各向异性。
纯镁象其他纯金属一样，表现出相对低的强度。
其弹性模量E=45GPa，切变模量K=17GPa，比弹性模量E/ρ=25GPa。
因此必须用其他元素进行合金化以获得所需要的性能。
目前主合金元素是Al、Zn 和Re等，这些合金元素使镁合金得到不同程度的强化。
变形镁合金主要通过热变形和冷变形来提高强度。
热处理是提高镁合金力学性能的重要途径。
另外其他一些工艺或处理也能有效提高镁合金的力学性能，如颗粒增强复合材料、半固态铸造和熔体热速处理、表面处理等。
2强化途径2.1 热处理2.1.1铸造镁合金的热处理铸造镁合金的室温和高温力学性能强化途径有固溶处理和失效处理[1]。
对某高锌镁合金Mg-Zn-Al-RE进行热处理[2]，固溶处理温度340℃,保护剂为硫铁矿石,保温时间20 h,热水淬火,淬火介质采用70～75℃热水;时效处理温度180℃,保温时间10 h,出炉空冷。
经固溶及时效处理后,合金的相成分主要为α-Mg,还有含微量稀土的其它固溶强化三元相。
其中比较典型的固溶强化相有Ф相Al2Mg5Zn2和τ相Mg32(Al,Zn)49。
这些强化相的弥散存在可以提高基体的力学性能[3]。
快速凝固AZ91镁合金及其颗粒增强复合材料的研究的开题报告一、选题背景镁合金作为一种轻质高强度材料，在航空、汽车、电子等领域具有广泛的应用前景。
然而，其加工难度大、燃烧性能高等问题限制了其在工程领域的应用。
快速凝固技术可以制备出具有优异性能的金属晶粒，从而提高镁合金的力学性能和抗氧化性能。
此外，通过将颗粒增强加入到镁合金中，可以进一步提高其力学性能和热稳定性，因此复合材料在工程领域具有广泛的应用前景。
二、研究目的本研究的目的是通过快速凝固技术制备出高性能的AZ91镁合金以及颗粒增强AZ91镁合金复合材料，并对其力学性能和微观组织结构进行研究。
通过研究快速凝固工艺对合金组织的影响，探讨快速凝固技术制备AZ91合金的可行性和可靠性，同时实现颗粒增强复合材料的高性能制备。
三、研究内容与方法1. AZ91镁合金的制备：采用快速凝固技术制备AZ91镁合金，并对其力学性能、微观组织结构和相变行为进行分析和研究。
2. 颗粒增强AZ91镁合金复合材料的制备：将Al2O3颗粒（体积分数为5%）加入到AZ91镁合金中，通过快速凝固技术制备出颗粒增强AZ91镁合金复合材料，并对其力学性能和微观组织结构进行研究。
3. 镁合金制备工艺优化：通过改变制备过程参数（如制冷速率、加热温度）等，优化AZ91镁合金的制备工艺，得出最优工艺条件。
4. 实验方法：采用XRD、SEM、TEM、EPMA等多种材料分析技术，对合金的组织结构和相变行为进行表征，力学性能测试采用万能试验机。
四、研究意义本研究可以为快速凝固技术制备高性能AZ91镁合金和颗粒增强AZ91镁合金复合材料提供参考和指导，为镁合金材料的发展提供重要依据。
此外，还可以为工程领域中镁合金材料的应用提供关键技术支持，促进行业的发展。
镁合金强韧化方法的研究进展摘要:镁合金是一种新兴的金属结构材料,具有很好的应用前景。
本文介绍了目前镁合金强韧化处理方法和研究现状,阐述了不同强韧化方法的特点及强化机理。
关键词:镁合金强化韧化镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度、减振性、导热性、可切削加工性和可回收性,而且镁是自然界中分布最广的元素之一,金属中仅次于Al和Fe而占第三位,被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”[1～3]。
强韧性较低是限制镁合金广泛应用的主要原因之一,因此提高镁合金的强韧性是目前镁合金研究的重点之一。
本文综述了近年来国内外提高铸造镁合金强韧化的方法。
1 合金化目前,提高铸造镁合金的强韧化的一个主要方法就是合金化,即向纯镁中添加合金化元素,利用固溶强化、沉淀硬化和弥散强化来提高合金的常温及高温性能[4～7]。
来提高镁的物理、化学和力学性能。
合金化设计从晶体学、原子的相对大小,以及原子价、电化学因素等[8]方面进行考虑,选择的合金化元素应在镁基体中有较高的固溶度,并且随着温度变化有明显的变化,在时效过程中合金化元素能形成强化效果比较突出的过渡相。
除了对力学性能进行优化外,还要考虑合金化元素对抗蚀性、加工性能及抗氧化性的影响。
根据合金化元素对二元镁合金机械性能的影响,可以将合金化元素分为三类[4～6]。
①提高强度韧性的(以合金元素作用从强到弱排序)。
Al,Zn,Ca,Ag,Ce,Ga,Ni,Cu,Th(以强度为评价指标)。
Th,Ga,Zn,Ag,Ce,Ca,Al,Ni,Cu(以韧性为评价指标)。
②能增强韧性而强度变化不大的,如Cd,Tl,Li。
③明显增强强度,而降低韧性的,如Sn,Pb,Bi,Sb。
[9]1.1 固溶强化[10]固溶强化是合金化元素(溶质)完全溶入基体金属(溶剂)中,溶质原子在溶剂晶格点阵处取代了溶剂原子,从而通过原子错排及溶质与溶剂原子之间弹性模量的不同而强化基体金属。
另外,如果溶质原子能提高合金熔点,增大弹性模量,减小原子的自扩散,则抗蠕变性也随之得到改善。
AZ91D镁合金表面强化工艺的研究的开题报告
一、选题背景
镁合金作为一种轻质高强度的材料，被广泛应用于航空、汽车、电子、机械等领域。
然而，镁合金的低抗蚀性和低耐磨损性限制了其在一些领域的推广和应用。
因此，加强镁合金表面的性能已成为研究的热点之一。
二、研究目的
本文旨在探究AZ91D镁合金表面强化技术的可行性和实现方法，提高镁合金表面的抗腐蚀性、耐磨性和耐疲劳性。
三、研究内容
1. AZ91D镁合金表面强化技术的研究现状和发展趋势；
2. 镁合金表面强化的原理和机制；
3. 镁合金表面强化技术的性能测试及分析；
4. 镁合金表面强化技术的实现方法和工艺流程；
5. 镁合金表面强化技术的应用前景分析。
四、研究方法
本文采用文献研究和实验研究相结合的方法。
通过对已有的文献进行归纳整理和分析比较，确定AZ91D镁合金表面强化技术的研究现状和发展方向；通过实验研究，测试AZ91D镁合金表面强化技术的性能，验证其可行性和效果。
五、研究意义
本文研究对于提高镁合金表面性能，推动镁合金在汽车、电子、机械等领域的应用有重要意义。
同时，也为其他低密度金属合金表面强化提供了一定的借鉴作用。
六、进度安排
第一阶段：文献综述和规划（时间：1周）
第二阶段：实验测试和数据收集（时间：4周）
第三阶段：数据分析和论文撰写（时间：2周）
七、预期成果
完成本文研究后，预期能够探究出符合实际需求的AZ91D镁合金表面强化技术，并得到专家的认可和推广，进一步推动镁合金在航空、汽车、电子、机械等领域的应用。
Y、Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)对Mg合金的强化作用：第一性原理研究岳彩霞;赵晓峰【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2024()5【摘要】利用第一性原理研究了Mg-Zn-Zr合金添加Y元素对其力学性能的影响,取Y/Zn摩尔比为0.5,研究了第二相化合物Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)对Mg-Zn-Zr-Y合金力学性能的影响。
研究结果显示,Mg-Zn-Zr、Mg-Zn-Zr-Y合金分别在应变约为0.19和0.21时,应力达到极大值,Mg-Zn-Zr-Y合金理想抗拉强度明显高于Mg-Zn-Zr合金。
态密度和差分电荷密度分析结果显示,Mg-Y键有较强的共价性,导致Mg-Zn-Zr-Y合金的理想抗拉强度得到提高。
计算得到Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)的杨氏模量E为70.26 GPa,泊松比ν为0.261,柯西压力C_(12)-C_(44)<0,说明Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)是脆性的且提高了Mg-Zn-Zr-Y合金的刚度。
【总页数】6页(P28-33)【作者】岳彩霞;赵晓峰【作者单位】河北化工医药职业技术学院装备制造与控制系;河北省地质矿产勘查开发局国土资源勘查中心机械研究所【正文语种】中文【中图分类】TG146【相关文献】1.往复挤压准晶增强快速凝固Mg_(92.5)Zn_(6.4)Y_(1.1)合金2.往复挤压快速凝固Mg_(92.5)Zn_(6.4)Y_(1.1)镁合金及其微观结构3.快速凝固Mg_(94.6)Zn_(4.8)Y_(0.6)合金薄带微观结构及显微偏析4.阳极氧化时间对Mg_(97)Y_(2)Zn_(1)-0.5Al合金氧化膜性能的影响5.LPSO结构增强Mg_(100-3x)Y_(2x)Zn_(x)合金的显微组织与力学性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251镁合金的强化处理方法研究X丁亚茹,韩建民(北京交通大学,北京 100080) 摘 要:研究了镁合金的强化处理方法。
不同元素对镁的影响不同,通过加入不同的元素得到不同性能的镁合金;有些合金元素加入后形成固溶体,起到固溶强化。
有些元素可析出第二相,起到第二相强化作用。
关键词:镁合金;固溶强化;第二相强化 中图分类号:T G166.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0101—02 工业纯镁强度很低,不能满足在结构材料使用时的性能要求,那么,就要通过一些方法来提高镁的性能。
其中,最常用的手段是可以通过合金元素的加入,起到固溶强化和析出强化来提高镁的性能。
1 合金元素的固溶强化合金元素的固溶强化是指将镁基体中溶入合金化元素,所添加的合金元素原子替换晶格点阵上的镁原子,形成固溶体,引起晶格畸变使镁金属强化。
形成固溶体的基本条件:原子半径和镁相差小于15%,Li、Al、T i、Cr、Zn、Ge、Z r、Nb、Mo、P d、Ag、Cd、In、Sn、Sb、T e、Nd、W、Re、P t、Au、Hg、P b及Bi 等元素皆可与镁形成固溶体。
形成无限固溶体的条件:原子半径和镁相差小于15%、与镁具有相同的原子价、与镁的晶体结构相似,Cd和Z n可与镁元素形成无限固溶体[2]。
合金元素原子可以阻碍镁原子的自扩散,使镁合金的弹性模量增大,镁合金的熔点也随之增大,镁的抗蠕变性能升高。
2 合金元素的析出强化位错和第二相交互作用形成第二相强化,一般情况下第二相强化比固溶强化效果更加显著。
第二相强化可分为析出强化和弥散强化。
析出强化是通过相变热处理获得的,也称沉淀强化;弥散强化是通过粉末烧结获得的。
2.1 析出强化[3]析出强化是金属在过饱和固溶体中溶质原子产生偏聚,由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而产生的一种强化。
析出相阻碍了位错的滑移与运动,滑移位错间也可相互作用,阻碍彼此相对运动,从而提高了屈服强度。
析出相还必须具有合适的尺寸、形状及物理性质,同时,与集基体间的界面性质也是关键因素。
镁合金加入合金元素后会析出第二相,阻碍位错的滑移与运动,滑移位错间也可相互作用,阻碍彼此相对运动,从而提高了屈服强度。
起到析出强化作用的合金元素需要满足的条件:¹高温下,合金化元素具有足够大的固溶度,且其固溶度随着温度的降低而减小。
这样,随着温度的降低,才可逐渐析出第二相;º在基体中的合金化元素扩散速度不宜太快,这样可以减少位错的攀移;»镁的含量在析出相中所占比例足够大。
在析出第二相时,镁元素析出的较多,合金用量降低。
2.2 弥散强化[4]弥散强化的强化机制和析出强化相似,也是析出第二相,阻碍位错的滑移和攀升。
析出强化的第二相是在固相中析出的,而弥散强化的析出相颗粒是在合金凝固过程中产生的,即从液相中析出。
这些弥散强化相熔点高,且不溶于基体,具有优良的热力学稳定性。
在室温下,位错滑移受到弥散析出的颗粒相阻碍,将合金的性能提高;在高温下,析出相逐渐变得软化粗大,这就导致其失去了部分强化效果,却依然能阻止位错的移动,使合金依然具有较高的力学性能。
3 不同合金元素的强化作用[5]3.1 铝元素铝在固态镁合金中的溶解度较大,最大的固溶度可达到12.7%。
温度改变时,铝的固溶度会随之改变,温度越低,固溶度越小,达到室温后,其固溶度只有2.0%左右。
合金加入铝元素后,其可铸造性得以改善,进而铸件的强度得以提高。
但是,晶界上析出了Mg17Al12,使合金的抗蠕变性能降低。
特别是AZ91合金中Mg17A l12的析出量很高。
铸造镁合金中,铝含量达到7%～9%。
而变形镁合金中,铝含量一般可以控制在3%～5%。
铝含量越高,耐腐蚀性越好,但应力腐蚀敏感性而增大。
3.2 锌元素・101・X收稿日期:2011-11-28作者简介:丁亚茹(1981-),女,内蒙古呼和浩特市,主要从事铝电解生产、氧化铝溶出等方面的研究。
总第251期 内蒙古科技与经济 锌在镁合金的固溶度约为6.2%,随着温度的降低固溶度会显著减小。
锌元素的加入可以提高铸件的抗蠕变性,但锌含量大于2.5%时会使镁合金的防腐性能降低。
所以,一般控制锌含量在2%以下,能提高应力腐蚀的敏感性和疲劳极限。
3.3 锰元素在镁合金中的极限溶解度为3.4%。
在镁合金中加入锰对合金的力学性能影响不大,但降低塑性,在镁合金中加入1%～2.5%锰的主要目的是提高合金的抗应力腐蚀倾向,从而提高耐腐蚀性能和改善合金的焊接性能,锰略微提高合金的熔点,在含铝的镁合金中可形成Mg FeM n化合物,可以提高镁合金的耐热性。
由于冶炼过程中通常带入较多的Fe,通常有意加入一定的合金元素M n来去除F e。
所以M n在合金中有两类作用:¹作为合金元素,可以提高镁合金的韧性,如AM60,在此类合金中M n含量较高;º形成中间相AlM n和AlM nF e,在此类合金中M n含量较低。
迄今为止,镁合金中含A lMn相的结构还不清楚。
M n与Al结合形成中间相:AlM n、Al3M n、Al4M n、Al6M n或Al8M n5。
3.4 硅在晶界处可产生细小的、弥散的析出相M g2Si, M g2Si具有面心立方晶体结构,熔点和硬度较高,使压铸件的热稳定性能和抗蠕变性能提高。
但在铝含量较低时,共晶M g2Si相易呈汉字型,这时合金的强度和塑性降低很多。
3.5 钙钙与镁可形成具有六方结构的高熔点Mg2Ca 相,可细化组织,提高抗蠕变性能且降低成本。
Ca含量不宜过高,一旦超过1%时,易产生热裂倾向。
3.6 锆锆是种高熔点金属,具有较强的固溶强化作用。
Z r与Mg具有相同的晶体结构,其在镁中的溶解度为3.8%,在液态Mg-Zr合金凝固时,析出(-Z r,起到非自发形核核心,可细化晶粒。
在镁合金中锆的含量为0.5%～0.8%,其细化晶粒效果最好。
镁合金中的金属元素可以通过以上几种强化方法提高材料的力学性能,而不同的合金元素由于其与镁原子半径和结构的不同,其影响方式也不同。
[参考文献][1] ASM.Int er nat ional Mag nesiumandM agnesium All oy[M].OH:M et alP ark.1999.[2] 余琨,黎文献,王日出.变形镁合金的开发及应用[J].中国有色金属报,2003,(4):279～280.[3] 黎文献.镁及镁合金[M].长沙:中南大学出版社,2005.[4] W H Rot hery,G V Rayno r.T he St ruct ure ofM et alsand Alloy s[M].L ondon:Instit ute ofM et als,1962.[5] M M ichael,Av edesian.H Baken A S MSpecialit y M ag DeslumandM agnesium alloys Hand book[M].OHIOASM Internat io nal Mat erials Park,1999. [6] L S Darken,R W Gurry.P hy sical Chemistr yof M et alsr[M].New York:M cGraw Hill,1953.(上接第100页)表8 多根并列无间距敷设时载流量校正系数根数1234646配列11×21×31×41×62×22×3电缆D10.90.850.820.80.80.75中心2D110.980.950.90.90.9距3D1110.980.9610.96系数取0.75,则电缆载流量为137A,则不满足通常选用的160A开关作为保护。
当然,如果土壤热阻系数取为0.8K・m/W时,电缆载流量为164A,还是满足通常选用的160A开关作为保护的。
但是如果考虑素混凝土包封的影响,散热肯定比在空气中差,则应不满足通常选用的160A开关作为保护。
5 结束语根据以上分析可知,电线、电缆的敷设方式对载流量影响极大。
应尽量避免电缆接触的敷设方式,同时避免采用槽式(无孔托盘)桥架,水平敷设尽量采用有孔托盘桥架,垂直敷设尽量采用梯级桥架。
电缆直接埋地敷设与电缆在空气中敷设相比电缆载流量较小,电缆穿波纹管敷设电缆载流量则更小。
所以,选择电缆截面时,在考虑室内敷设时的载流量的同时也应考虑室外埋地敷设时载流量的影响,不宜选的过于紧张。
当电缆数量多、敷设方式复杂时,必须仔细复核。
[参考文献][1] GB50217-2007电力工程电缆设计规范[S].[2] 04DX101-1建筑电气常用数据[S].[3] 戴瑜兴,黄铁兵,梁志超.民用建筑电气设计手册(2版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.[4] 徐永根.工业与民用配电设计手册(3版)[M].北京:中国电力出版社,2005.[5] IEC60364,国际电工委员会.建筑物电气装置(第五部分第523节)载流量[S].・102・。
