《高塑性镁合金材料及加工性能研究》介绍了以钇、钕、铈作为添加元素提高ZK20和ZM21镁合金塑性的相关研究,主要内容为添加元素对铸态、均匀化退火态、挤压态合金的组织和性能的影响,添加元素对镁合金热加工性能的影响,高塑性镁合金的研究与应用现状。
《高塑性镁合金材料及加工性能研究》可供高等院校和科研院所的教师、研究人员,以及材料专业学生阅读,也可供从事镁产业和镁合金研究及生产的人员参考使用。
镁合金是常用金属结构材料中密度最小的材料,镁合金具有高的比强度和比刚度、良好的切削加工性能和阻尼性能、优良的电磁屏蔽性能、高的回收利用率,在航空、航天、汽车、军工、3C等行业中具有广阔的应用前景。我国的铁和铝资源相对匮乏,镁资源则具有一定的储量优势,可利用的镁储量占世界总储量的70%。我国早巳是镁合金生产及出口的大国,2016年我国镁产量达91万吨,出口36万吨。发展高性能镁合金材料,提高镁合金的制备和加工水平,是我国实现从资源优势向经济优势转化的关键之举。
变形加工是提高镁合金综合力学性能的有效方法,而进行变形加工时原材料必须具有足够的塑性。但是,镁晶体为密排六方(Hexagonal Close Packed,HCP)结构,室温下只在基面拥有两个独立滑移系,不能满足von Mises准则,其滑移仅限于a、b两轴方向,c轴方向的变形只能通过拉伸孪生与压缩孪生来进行协调,使镁合金的常温塑性较低。因此,提高塑性成了镁合金的重点研究方向之一。
最常用的提高镁合金塑性的方法有三种:一是细化晶粒,提高基体的位错容量;二是引入合金元素,以降低轴比,启动基面滑移系之外的其他滑移系;三是引入塑性良好的其他相,如体心立方(Body Centered Cubic,BCC)结构的p-Li相、长程有序堆垛结构(Long Period Stacking Ordered,LPSO)等。其中,合金化是提高镁合金塑性的有效方法,同时合金化也能提高镁合金的其他性能。提高镁合金塑性的其他方法中,也需要以合金化为基础。
本书的研究通过添加一定数量的稀土元素来提高镁合金的塑性和热加工成型能力。作者近年来在高塑性镁合金材料研究、合金制备与成型方面开展了多项研究。本书介绍了作者所在课题组在高塑性镁合金方面所展开的主要研究内容和成果,对高塑性镁合金的生产技术、热加工工艺和组织性能检测等方面进行了详细的阐述。全书内容包括:高塑性镁合金研究应用现状,4个系列高塑性镁合金的制备、组织性能检测及其分析,高塑性镁合金的热加工性能研究。
本书由南阳理工学院赵亚忠著。作者在编著本书时参考了大量中外文献,在此谨向这些文献的作者表示由衷地感谢,同时感谢本课题组在106室一起工作的彭建教授,感谢李滨江、王中国等好兄弟。
赵亚忠,河北赤城人,副教授、博士,南阳市学术带头人。主要研究方向为高塑性镁合金,在国内外刊物上发表了学术论文20多篇,三大索引收录论文6篇;从事过多项科研项目,主持完成2项省级项目,参与完成国家和省级项目4项;获河南省科技进步奖三等奖1项,河南省科技优秀论文奖二等奖1项。编写教材4本,其中一本为“十一五”国家级规划教材。
第1章 高塑性镁合金研究应用现状
1.1 镁合金概述
1.2 高塑性变形镁合金的研究现状
1.2.1 高塑性镁合金的数据摘录
1.2.2 高塑性变形镁合金合金系
1.2.3 稀土等添加元素在镁合金中的作用
1.3 影响镁合金塑性的因素
1.4 镁合金的塑性变形机制
1.5 本书的主要内容
第2章 材料设计、制造及组织性能检测
2.1 研究的工艺路线
2.2 合金设计成分及合金锭生产
2.3 均匀化退火和热挤压
2.4 力学性能测试
2.5 合金组织及合金相检测
第3章 ZK20+xNd系镁合金组织与力学性能的研究
3.1 ZK20+xNd系镁合金铸态组织与性能研究
3.1.1 铸态合金显微组织
3.1.2 钕对合金相的影响
3.1.3 铸态合金拉伸性能及其断口分析
3.1.4 铸态合金热压缩性能及其分析
3.2 ZK20+xNd合金挤压态组织与性能研究
3.2.1 合金均匀化态组织
3.2.2 钕对挤压态合金组织及合金相的影响
3.2.3 钕对挤压态合金室温拉伸性能的影响
3.2.4 钕对挤压态合金拉伸断口的影响
3.2.5 分析及讨论
3.3 ZK20+xNd系镁合金铸锭均匀化退火工艺的研究
3.3.1 试验材料与均匀化退火工艺
3.3.2 均匀化退火对合金组织的影响
3.3.3 均匀化退火对挤压态合金力学性能的影响
3.3.4 均匀化退火对挤压态合金断口的影响
3.4 本章小结
第4章 ZK20+xCe镁合金组织与性能的研究
4.1 铈对铸态ZK20+xCe合金组织性能的影响
4.2 ZK20+xCe合金均匀化退火态的组织
4.3 铈对挤压态ZK20+xCe合金组织与性能的影响
4.4 本章小结
第5章 ZM21+xNd镁合金组织与性能的研究
5.1 钕对铸态ZM21+xNd合金组织与性能的影响
5.2 ZM21+xNd合金均匀化退火态的组织
5.3 钕对挤压态ZM21+xNd合金组织与性能的影响
5.4 本章小结
第6章 ZK20+xY镁合金挤压态组织与性能的研究
6.1 钇对挤压态ZK20+xY合金组织的影响
6.2 均匀化退火态ZK20+xY合金的合金相分析
6.3 钇对挤压态ZK20+xY合金力学性能及断口形貌的影响
6.4 钇对挤压态ZK20+xY合金吸收能的影响
6.5 本章小结
第7章 14HLPSO相对ZK20+5.8Y镁合金热加工性能的影响
7.1 ZK20+5.8Y合金中14HLPSO相的研究
7.2 含14HLPSO相合金的真应力-应变曲线
7.3 本构方程计算
7.4 合金动态再结晶动力学模型
7.5 合金动态再结晶演变规律
7.6 含14HLPSO相合金的热加工性能
7.7 本章小结
第8章 添加元素对高塑性镁合金组织与性能的影响
8.1 相关的合金相图及合金相分析
8.2 稀土对ZK20和ZM21镁合金性能的影响
8.3 本书结论
参考文献