【摘 要】
:
航空航天、国防军工等领域中的部分装备器件需满足轻量化、强度高、耐热性能良好的要求,同时还需要具有良好的阻热性能。目前应用的高强耐热镁合金已满足前三点要求,但其自身的阻热性能一般,往往需要通过涂覆热障涂层来提高其阻热性能,而热障涂层不仅不满足轻量化的要求,且存在涂层的开裂、脱落以及成本高昂等问题。基于此,亟需开发具有优良本征阻热性能的镁合金。本文选取Gd、Tb、Dy和Yb四种稀土元素为合金添加元素,
论文部分内容阅读
航空航天、国防军工等领域中的部分装备器件需满足轻量化、强度高、耐热性能良好的要求,同时还需要具有良好的阻热性能。目前应用的高强耐热镁合金已满足前三点要求,但其自身的阻热性能一般,往往需要通过涂覆热障涂层来提高其阻热性能,而热障涂层不仅不满足轻量化的要求,且存在涂层的开裂、脱落以及成本高昂等问题。基于此,亟需开发具有优良本征阻热性能的镁合金。本文选取Gd、Tb、Dy和Yb四种稀土元素为合金添加元素,设计了 Mg-x(Gd、Tb、Dy)(x=0.5,1.4,2.3 at.%),Mg-xYb(x=0.1,0.5,0.9at.%)这四组二元合金。利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及激光闪射仪等设备,系统地研究了合金元素、固溶处理和时效处理对合金显微组织及阻热性能的影响规律,探究了合金的阻热机理,为高阻热镁合金的设计和开发提供了数据支撑和理论参考。Mg-xRE合金分别由α-Mg和对应的第二相(Mg5Gd、Mg3Tb、Mg3Dy和Mg2Yb)组成。随着稀土含量的添加,四组合金中溶质原子的固溶程度均随之上升,第二相体积分数均呈增多的趋势,且第二相基本都呈现从点状向半连续网状或块状的转变,因此增大了基体的晶格畸变程度,加强了电子和声子在运动中产生的散射作用,降低了电子和声子的平均自由程,致使合金的热阻率上升。相同含量下,铸态合金的热阻率总体上表现为:Mg-Dy>Mg-Tb>Mg-Gd>Mg-Yb。固溶处理后,四组合金中的第二相因分解均明显减少,稀土元素以原子形式扩散溶解于基体中,且随着稀土含量的增加,固溶进入基体的稀土原子增多,基体的晶格畸变程度逐渐增大。对于同含量的合金,固溶态合金热阻率大于铸态。不同稀土元素对合金阻热性能的影响不同,四种稀土元素的热阻效率表现为:Gd~Tb>Dy>Yb。时效处理后,Mg-2.3Gd与Mg-2.3Tb合金基体中均析出了椭球状的β’相,Mg-2.3Dy合金基体中仅析出少量的β’相,Mg-0.9Yb合金中的析出相为杆状的Mg2Yb相。合金的热阻率在时效处理后相比固溶态均有明显的下降,说明相的析出对合金阻热性能的促进作用要小于晶格畸变减轻所带来的抑制作用。与铸态和固溶态合金相比,Mg-2.3Dy合金热阻率表现为:固溶态>时效态>铸态,其他三组合金的热阻率表现为:固溶态>铸态>时效态。四组时效态合金的热阻率表现为:Mg-Dy>Mg-Tb>Mg-Gd>Mg-Yb。
其他文献
本文利用平衡合金法,通过X射线粉末衍射,扫描电子显微镜及能谱分析等方法研究了 Zr-Fe-Si体系富锆角580℃和800℃下的相平衡关系,得到了 Zr-Fe-Si体系富锆角的相图和相关的热力学模型参数,最后采用优化过的锆合金数据库,计算了Zr-1Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.001Si合金的工艺相图,探究了不同合金成分及温度对锆合金相结构的影响,提出了对未来锆合金成分和工艺优化的几点建议。得到
超晶格La-Y-Ni基储氢合金克服了 LaNi5基合金容量低和La-Mg-Ni基储氢合金制备困难的缺陷,得到了广泛的研究。La-Y-Ni基合金制备工艺简单,放电容量高,但仍存在在碱性电解液中易腐蚀,倍率性能有待提高的问题。本文采用磁悬浮感应熔炼法制备了(LaSmY)(NiMnAl)3.5合金,分别选取石油沥青、蔗糖、葡萄糖、壳聚糖为碳源,通过低温烧结,制备得到碳包覆合金样品,并与机械混合碳粉制备的
电阻焊电极材料在工作时要承受高温和高压共同作用,端面直接接触高温焊点表面,工作条件恶劣,容易发生变形、粘附和磨损。电极材料的性能直接影响电阻焊电极的使用寿命,影响自动化焊接设备的生产效率。为了获得性能良好的电阻焊电极材料,解决电阻焊电极使用寿命短的问题,需深入研究在纳米Al2O3弥散强化铜合金中引入稀土Y元素制备新型复合材料的导电率、软化温度和摩擦磨损等性能并探讨其摩擦磨损失效机制。研制具有更长使
钨具有高熔点、高抗电迁移性、高热稳定性等优点,以薄膜的形式应用于半导体器件中,特别是先进半导体存储芯片制造中。钨溅射靶材是实现制备低电阻率钨薄膜的关键材料,其性能在一定程度上取决于原料高纯钨粉的性质。高纯钨溅射靶材要求钨粉具有纯度高(5N)、粒度低(纳米级)的性能,因此本文以高纯仲钨酸铵作为原料,设计了酸沉淀法和两段式氢还原法联合的工艺来制备高纯纳米级钨粉,主要研究内容包括以下两个方面:(1)将浓
与传统镁合金相比,稀土镁合金以其高强度、高耐蚀性等优点受到青睐。研究表明,在稀土镁合金中引入LPSO相,有助于稀土镁合金塑性加工性能的提升。针对含有LPSO相的稀土镁合金,已有很多学者做出了研究,但是在镁合金制备加工过程中各个状态下LPSO相的结构演变仍存在争论,其塑性变形机制也尚不明确。本文选取Mg-7Gd-5Y-1Nd-xZn-0.5Zr(x=1,1.5,2)合金(1Zn、1.5Zn、2Zn合
现阶段航空器结构件对钛合金高强高韧力学性能的要求越来越严苛,所以高强高韧钛合金的相关研究一直备受人们的关注。而本文的研究对象为一种新型的亚稳β钛合金,目前对其研究不足,包括其相变过程的研究以及大棒材的热处理,组织、性能关系等,因此对其进一步的研究就显得尤为重要。本文系统研究了该合金在β相区固溶时的晶粒长大动力学,等温时效过程中的组织演变规律、时效硬化特性及相变动力学,并对单相区和两相区固溶时效后的
随着常规油气资源的不断开发与耗竭,页岩油气等非常规能源将成为未来能源的重要接替者。水平井分段压裂技术是国内外开采这类油气资源较成熟的技术,桥塞是该技术中的重要组成部分,可溶性桥塞由于其可自行溶解、增加工作效率等优势已成为现在的研究热点。新型可溶性桥塞除了胀管为可溶性橡胶材料外,其余均为镁合金制成;可溶性橡胶材料不仅溶解较慢,容易造成二次堵塞,而且胀管在桥塞工作过程中容易发生回弹而封隔失效;如果用镁
在镁中添加Gd、Y等稀土元素后,可以获得优异的力学性能以及较好的耐腐蚀特性的镁合金,是目前航空航天、军工等领域的重要轻量化材料。传统稀土镁合金在强度提高的同时,塑性相对较低,很难制备出军工领域重要的大轴径比锥筒零部件。研究发现Zn元素的加入可以在稀土镁合金中形成长周期有序堆垛结构相,塑性加工能力得到改善,本身塑韧性也会显著提升。目前关于该类稀土镁合金塑性成形研究相对有限,为了能够进一步扩大稀土镁合
红外热像法是一种基于能量耗散理论的疲劳测试新方法。这种方法具有快速、无损、实时等诸多优点,与传统疲劳测试方法相比具有极大的优势。同时,红外热像法从热力学角度出发,研究能量耗散与材料微观组织演化的关系,为探究金属材料疲劳断裂机理提供了新的手段,在工程设计与应用及新材料研究开发中均有着广阔的应用前景。本文探究了外部热源、热弹性、热传导、固有耗散对红外热像法实验结果的影响,发现固有耗散源是引起试样表面温
TiZrV合金是目前工程应用中常见的一类低温激活吸气材料,为更好满足高端真空器件的需求,需要进一步降低激活温度,提高吸气性能。本论文选择Cr、Fe、Al、Mn元素对Ti40Zr30V30(at.%)吸气剂进行了成分优化,并探讨了材料成分变化对其微观结构和吸氢性能的影响。具体研究内容与结论如下:1.利用Cr、Fe、Al、Mn元素优化Ti40Zr30V30合金的成分,以期改善合金的微观结构和吸氢性能。