ZK60-RE半固態(tài)球晶組織生成及高固相率下觸變行為研究.pdf

1、高強稀土ZK60-RE鎂合金除了密度小、比剛度、比強度高，機加工性能好等優(yōu)點以外，還具有自身強度高，流動性能、耐蝕性、鑄造性能好等優(yōu)點，能夠滿足交通工具輕量化的要求。
　　經(jīng)過三十多年的發(fā)展，半固態(tài)成形技術(shù)已經(jīng)廣泛被人們所認知，低的成形力和高的材料流動性能使該技術(shù)有著強勁的競爭優(yōu)勢。當傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)與鍛造技術(shù)在生產(chǎn)形狀復雜且高力學性能要求零件遇阻時，半固態(tài)成形技術(shù)作為金屬加工一種補充開始突顯出其潛在的應用前景，究其本質(zhì)源于半固態(tài)溫

2、度下固-液兩相共存、球晶組織及觸變行為。
　　本文依據(jù)半固態(tài)合金的選用原則將高強稀土ZK60-RE鎂合金應用于半固態(tài)成形技術(shù)。采用鑄造法、等徑道角擠壓法（ECAE法）、液相線模鍛法分別制備了半固態(tài)ZK60-RE鎂合金坯料，通過Matlab軟件對ZK60-RE鎂合金不同半固態(tài)溫度下金相圖像進行計算及分析，得到其固相率隨溫度變化曲線，并對三種制坯工藝得到的ZK60-RE鎂合金進行半固態(tài)二次重熔球化處理實驗，得到晶粒平均尺寸依次是鑄造法

3、、液相線模鍛法、ECAE法，其最小晶粒平均尺寸分別為：44μm、30μm、18μm；晶粒平均形狀因子從大到小（晶粒球化程度）分別為1.21、1.07、1.02；之后對三種坯料球晶化進程中的組織演變和能量條件進行比較，獲得ECAE法在球化速度和球晶度方面比之前兩種方法具有明顯優(yōu)勢，其緣由在于ECAE方法具有更高的儲存能所致。
　　通過熱模擬試驗研究了半固態(tài)ZK60-RE鎂合金等溫壓縮變形下的觸變行為，依據(jù)不同條件下真應力-真應變曲線

4、及其對應的微觀組織變化分析，得到了靜置時間、半固態(tài)溫度、應變速率和保溫時間等外變量及晶粒尺寸、晶粒形狀因子和對組織均勻性等內(nèi)變量對半固態(tài)觸變行為的影響，提出了觸變強度是觸變點所對應的流動應力，即真應力-真應變曲線的峰值應力的概念，以此表征半固態(tài)下觸變行為的力學特征。同時得到觸變強度隨半固態(tài)溫度（固相率）的升高而降低；隨應變速率的增加而增加；隨晶粒尺寸的增加而減??；隨晶粒形狀因子的減小而減??；隨組織均勻性的增加而減小。得到應變速率對半固態(tài)

5、ZK60-RE鎂合金觸變行為的影響規(guī)律：應變速率為0.01s-1和0.1s-1時，壓縮過程真應力-真應變曲線只有一個峰值應力，即觸變強度，并且曲線下降階段緩慢；而應變速率為1s-1和10s-1時，真應力-真應變曲線除了觸變強度外，在隨后應變處出現(xiàn)多個峰值應力，曲線驟增驟減。同時還得到半固態(tài)ZK60-RE鎂合金觸變行為的微觀機制主要是晶界變形和液相流動路徑形成相結(jié)合的變形機制，其中晶界處液相存在，是保證晶界變形的必要條件。
　　在研

6、究半固態(tài)ZK60-RE鎂合金觸變行為的力學本質(zhì)基礎(chǔ)上，采用數(shù)學分析方法，研究鑄造法、ECAE法和液相線模鍛法等三種制坯方法得到的ZK60-RE鎂合金坯料在壓縮變形過程流變學參數(shù)變化規(guī)律，通過對數(shù)曲線擬合，得到半固態(tài)ZK60-RE鎂合金的冪率方程中冪指數(shù)的變化范圍是為-1.140～-1.395。根據(jù)試驗得到數(shù)據(jù)，利用“時溫疊加法”描述未知的曲線，得到描述表觀粘度與剪切速率的關(guān)系方程為：η1=k·10exp(lgη1-lgη)·γn-1。上