氧化膜经过XRD物相分析和XEM能谱分析得知主要由Ce2O3、Al2O3和MgO组成。表层由MgO组成Ce2O3与Al2O3一起填充MgO孔隙形成了中间层氧化膜中间层致密度足以阻挡氧的进入。在AZ91D镁合金中加入1Ce后其燃点提高约60℃。因此镁合金的阻燃性能得到提高。 将合金元素Sb加入到稀土阻燃镁合金中Sb与Ce优先生成金属间化合物CeSb同时减少了大量长棒状A14Ce相生成的可能性并且形成的颗粒状CeSb具有形核作用从而细化晶粒。将合金元素Y加入到稀土阻燃镁合金中， Y优先与Al结合形成热稳定相Al2Y它作为α-Mg枝晶Mg17Al12相的形核剂促成晶核的形成从而细化了合金的铸态组织。 实验表明将合金元素Sb加入到稀土阻燃镁合金中由于CeSb相的出现其燃点又有所降低
金属材料的韧性断裂是塑性加工过程中常见的失效形式和影响热加工性的重要因素历来都是先进塑性加工领域的研究热点。随着有限元模拟技术和损伤力学的不断发展如何建立合适的热变形开裂准则预测和避免缺陷的产生已成为缺陷仿真预测迫切需要解决的难题。本文以热变形极易开裂的Ti40阻燃合金为研究对象以各种室温下适用的开裂准则为基础引入Zener-Hollomon因子对Ti40合金的变形机理及开裂行为进行了系统的研究。主要研究内容和结果如下 研究了Ti40合金高温变形过程中变形温度和应变速率对流动应力的影响规律揭示了流动软化和不连续屈服现象的影响因素和机理发现不连续屈服现象与大量可动位错从晶界突然增殖有关。 揭示了Ti40合金的高温变形机理。发现变形温度低于950℃以动态回复为主高于950℃发生动态再结晶。动态再结晶的形貌随应变速率的变化而变化应变速率较高时（>1s1s）动态再结晶晶粒呈项链状沿原始β晶界分布沿晶界析出的TiSi颗粒是再结晶晶粒的核心应变速率较低时（）发生了锯齿状的连续再结晶亚晶形核是其形核的主要机制。 研究了Ti40合金的开裂机理。发现低温、高应变速率下变形以45°剪切开裂为主温度较高时以平行于压缩轴方向的纵裂和豆腐渣式开裂为主。VO挥发导致接近表面的晶界产生空洞是合金热变形开裂的诱因。
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揭示了Ti40阻燃合金热变形开裂的临界变形量与变形温度和应变速率的关系。结果表明变形温度越高应变速率越低材料的临界变形量越大。发现变形温度和应变速率的综合作用可用单变量Zener-Hollomon因子来表示且开裂的临界变形量与lnZ呈线性关系从而大大减少试验次数。 基于DEFORM3D有限元平台建立了Ti40合金等温热压缩过程的有限元分析模型并对6种典型的室温韧性开裂准则进行了分析比较。发现基于空洞长大聚合的Oyane模型可适用于Ti40阻燃合金高温变形。发现Oyane准则的临界开裂C值与ImZ值也符合线性关系从而建立了基于Zener-Hollomon因子的Ti40合金热变形开裂准则并获得了验证
本文采用熔铸法制备了不同成分的镁合金用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和万能拉伸机等现代分析手段研究了镁合金显微组织与力学性能间的关系和强化机制以及镁合金的高温氧化燃烧行为。 在AZ91D镁合金中加入适量锑可使其组织细化网状的Mg17Al12相也细化成短条状同时生成新的强化相Mg3Sb2可使AZ91D镁合金强度提高44MPa。但当锑含量超过0.7时Mg3Sb2相逐渐转化为粗针状导致抗拉强度下降。 在稀土阻燃镁合金中随着稀土含量的增加生成的条状铝-稀土相逐渐增加使强度迅速下降。通过在稀土阻燃镁合金中加入一定量的锑减少了条状Al11RE3相的量同时生成颗粒状的锑-稀土相使稀土阻燃镁合金的强度得到提高。 镁合金高温氧化破坏形式有两种点状破坏和晶界破坏。高温下晶界上低熔点第二相的熔化是引起晶界破坏的主要因素。 稀土阻燃镁合金的抗高温氧化燃烧能力比铸态AZ91D镁合金要强它的燃点比铸态AZ91D镁合金高约70℃。分析认为稀土元素在阻燃镁合金高温氧化不同温度阶段所发挥的作用不同。低温阶段稀土元素的存在可减少晶界低熔点第二相的生成、堵塞氧沿晶界向基体内部扩散从而提高镁合金抗氧化燃烧能力高温阶段稀土元素主要发挥表面元素效应的作用以提高镁合金熔融状态下的阻燃能力。通过固溶处理消除铸态AZ91D镁合金晶界上的低熔点第二相也可以提高AZ91D镁合金的抗高温氧化燃烧性能
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