【摘 要】
：
本文以Mg-Sn-Si及其变质合金为研究对象,采用XRD、OM、SEM、EDS及TEM等分析测试手段,研究合金的相组成、组织特征、强化相Mg2(SixSn1-x)形貌及其演化规律。采用第一性原理计算,揭示Mg2(Six Sn1-x)相自身的强韧化机理、理想生长形态及Mg2(SixSn1-x)/Mg界面的结合性质,分析Sn在Bi、Sb、Sr、Y及其复合变质Mg-Sn-Si合金中所起的作用机理,探讨M
【基金项目】
：
国家自然科学基金（编号:51571086）；
论文部分内容阅读
本文以Mg-Sn-Si及其变质合金为研究对象,采用XRD、OM、SEM、EDS及TEM等分析测试手段,研究合金的相组成、组织特征、强化相Mg2(SixSn1-x)形貌及其演化规律。采用第一性原理计算,揭示Mg2(Six Sn1-x)相自身的强韧化机理、理想生长形态及Mg2(SixSn1-x)/Mg界面的结合性质,分析Sn在Bi、Sb、Sr、Y及其复合变质Mg-Sn-Si合金中所起的作用机理,探讨Mg2(SixSn1-x)相球化机制。在Mg-Si合金中添加Sn可以细化α-Mg和共晶组织,使Mg2Si共晶相形貌由粗大汉字状向短杆状和棒状转变。增加Sn含量,Mg-Sn-Si合金初生相的形貌趋向不规则,出现中空、甚至花瓣形Mg2Si初生相。Mg2Si共晶分布趋于集中,Mg2Sn呈不连续状甚至粒状分布在晶界,在晶界处出现不规则Mg2(SixSn1-x)颗粒。Mg-Sn-Si合金凝固过程中有Mg2Sn初生相析出,常分布在Mg2Si初生晶体周围,依附于Mg2Si晶体生长。计算结果表明,Mg2(SixSn1-x)相含有共价键,具备强硬特性。Sn含量增加,共价性减弱,韧性增强。金属间化合物Mg2(SixSn1-x)随Sn原子数量增多,塑性增大,与Mg2Si相相比本征综合力学性能得到改善。Mg2(SixSn1-x)晶体内可以形成Si和Sn反位缺陷,Sn反位形成能更低,或出现Sn原子偏聚。Sn部分取代Si形成Mg2(Six Sn1-x)相,晶面ΔSm、α及ΔG/NkTm值增大,{111}受影响最大,而{110}最小。晶面取向因子越大,其α及ΔG/NkTm受影响越大。Sn部分取代Si,Mg2(SixSn1-x)晶体中对生长形态起重要作用的晶面发生改变,{100}晶面的重要性增大,{110}晶面获得暴露于表面的机会,Mg2(SixSn1-x)晶体的理想生长形态变得不规则。Mg2(SixSn1-x)/Mg界面较Mg2Si/Mg界面电子离域性增强,界面结合性质改善。Sr、Sb、Bi和Y及其复合变质Mg-5Sn-1Si合金,Mg2Si共晶和Mg2(SixSn1-x)共晶的长度和片层间距减小,呈细纤维或短杆状,甚至颗粒状分布;Mg2Si初生或Mg2(SixSn1-x)初生相尺寸减小,形貌由多边形转变为细小颗粒;基体α-Mg细化。Sb与Mg形成Mg3Sb2,可以作为Mg2Si和Mg2(Six Sn1-x)相形核核心。界面前沿存在Sn原子时,基底相与结晶相界面理想粘附功增大,界面层原子为Sb-Mg（-Mg）-Si（/Sn/Si-Sn）结构排列时,界面结合更牢固。Y变质合金组织中观察到具有独立形貌的MgSiY三元枝晶相,MgSiY由短杆搭接成链条结构,杆间松散。Mg-Sn-Si合金中出现近球形Mg2(Six Sn1-x)颗粒,变质后球形颗粒数量增加,颗粒尺寸小,球度高。球形Mg2(SixSn1-x)相是由杆状Mg2(SixSn1-x)共晶相末端脱落后形成的孤立颗粒。合金元素Sr、Sb、Bi和Y在Mg2Si晶体表面相同点位吸附元素强弱有差异,由强到弱的顺序为Sb最强,而Sr最弱。元素在Mg2Si{100}晶面的吸附能力强于{111}晶面,Mg2(SixSn1-x){100}晶面重要性提高,元素易在其生长表面形成吸附薄层,阻碍晶体继续长大。Sr、Sb和Bi及其复合变质Mg-5Sn-1Si合金的铸态抗拉强度、伸长率及布氏硬度均高于Y变质合金。挤压变形后,变质合金抗拉强度之间的差距减小。铸态变质合金的断裂方式以解理断裂为主。Sr+Sb+Bi变质合金断口表现出更多韧性特征,断口观察到球状Mg2(SixSn1-x)颗粒。挤压后的合金试样断裂方式多为准解理断裂和韧性断裂混合形式。
其他文献
时代在进步,社会在发展,教育领域也在与时俱进。本文所探讨的"作业分层设计",是"因材施教"教育方法的实质性体现,是在"个体差异"客观存在下对学生自主学习能力培养的具体性做法。这不仅契合"以生为本、以学为主"新课程教育理念,还是引领学生自主性发展、可持续发展和个性化发展的实际需要。"教妇初来,教儿婴孩。"培养学生自主学习能力应当从启蒙教育阶段开始。在小学语文教学过程中,教师要注意培养学生的语文学科能
由于YBa2Cu3O7-x（YBCO）超导体独特的电学性能且和大多数钙钛矿结构铁电、介电材料具有相同的晶体结构和相近的晶格常数,把YBCO与这些材料制备成超导异质结构往往会产生一些新奇的物理现象,这些现象的深入研究不仅有助于对高温超导机理的理解,也可能发展出新型的超导电子器件。YBCO薄膜及其异质结构想要实现功能化应用往往需要把其加工成特定的微细结构,由于YBCO自身的特点现有的微细加工方法容易使
页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。我国页岩气储量丰富,居全球第一,有必要加大页岩气的勘探开发力度。但是,页岩地层在钻井过程中频繁发生井壁失稳、井下故障和复杂,严重影响了页岩气勘探开发。引发页岩地层井壁失稳因素包括复杂的井壁围岩地质环境和应力状态以及页岩层理/裂缝十分发育,还包括钻井施工过程对井壁围岩产生如开挖应力卸荷、地层热交换、页岩水化和钻井施工动力等多方面扰动。本文以涪陵气田焦石坝地
为进一步提高航空航天用发动机和工业燃气轮机的使用效率,设计和开发能够承受更高工作温度的新型结构材料是目前研究的热点。其中,Mo-Si-B合金以其高的熔点,优异的高温抗蠕变性能和抗氧化性能成为候选材料之一。然而,该合金低的室温断裂韧性限制了它在工业领域的推广应用。α-Mo相作为Mo-Si-B合金中的唯一的韧性相,其体积分数、尺寸及分布状态显著影响着Mo-Si-B合金的断裂韧性和强度,因此,对其进行微
先进近净成形技术已成为当今制造加工业的前沿研究领域,绿色、节能、精密及高效成为其重点研究和发展方向之一,探索轻量化、快速和精密的塑性加工新方法是该领域重要的研究课题。冷滚打成形技术作为一种新型的近净成形技术,是利用金属固有的塑性,使用特定形状、高速旋转的滚打轮对制件毛坯进行逐点断续滚压和打击,使其金属产生塑性流动,利用滚打轮与制件坯料之间的相对运动关系产生累积效应,最终形成预定形状要求的一种无模无
流体力学中,双曲守恒律方程是极其重要的一类偏微分方程,其解的重要特征是不论初始值和边界值如何光滑,随着时间推进,方程的解有可能会发生间断。因此,求解此类方程是一项非常困难的任务。近年来,双曲守恒律方程解的高精度数值方法得到了快速发展,其中,加权基本不振荡（Weighted Essentially Non-Oscillatory）方法是近二十年来发展的一种有效方法,其最大优点是精度高且容易实现,但传
WTi薄膜是集成电路中扩散阻挡层的主要材料之一。随着集成电路的微型化,对WTi薄膜的阻挡性能提出了更高的要求。WTi薄膜的粒子污染是影响其阻挡性能的关键因素之一,而这主要受制于WTi靶材中富钛相的含量。因此,调控富钛相对于改善WTi薄膜阻挡性能具有重要的科学价值和现实意义。本论文首先通过第一性原理计算Ti向预留缺陷的W中扩散的激活能;其次,通过W粉特性、冷却方式、深冷处理及深冷磁场耦合处理等方法调
纳米多孔铜（NPC）是一类具有特殊物理、化学性质的三维开孔材料。由于这类材料具有高比表面积、低热阻和低相对密度等特点,在催化、电磁屏蔽、电容器、传感等方面蕴藏了巨大的应用潜力。脱合金法是一种复现性高且使用简便的制备NPC的方法,通过腐蚀掉Al而获得NPC,然而在腐蚀的过程中会造成大量的内部缺陷而使NPC失去力学强度,并且制备好的NPC由于具有高的比表面积而化学稳定性较差,这些都严重制约了NPC的应
单点增量成形是一种金属板料塑性成形的新型技术,通过特定工具对板料进行局部动态加载,使板料在无模无约束的状态下产生整体累积变形,最终得到目标制件的一种塑性成形方法。该方法集板料设计和制造为一体化,具有柔性、绿色、快速、低成本等优势。然而,因工具头的局部加载特性和板料的无模具约束等因素作用,成形过程容易失稳,产生回弹,最终导致制件成形精度难以满足服役要求。此外,由于材料的不均匀变形行为和组织的复杂演化
飞行器以高超声速再入大气层时会在飞行器周围产生等离子鞘套,等离子鞘套对再入体与地面控制站以及再入体与空间卫星的无线电通信产生巨大的影响,使导航测控信号功率急剧衰减,严重时会造成再入体与地面站或卫星之间的通信中断,形成“黑障”。研究等离子鞘套对导航测控信号的影响规律并设法减弱或消除“黑障”效应,是高超声速飞行器再入飞行急需解决的技术关键。本文在国家863计划支持下对上述问题展开研究。采用电磁场数值计