高強度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金鍛造工藝研究.pdf

1、鎂合金因其密度低，高的比強度，阻尼減震性好,可以很好的回收，電磁屏蔽性好等等優(yōu)良點，成為了材料的研發(fā)熱點。然而鎂合金絕對強度較低，制約了其發(fā)展。目前基于 Mg-RE-Zn的高強度的鎂合金成為了研發(fā)的熱點。關于高強鎂合金的擠壓或者軋制工藝，研究相對較多也比較成熟。而對于高強度鎂合金的鍛造工藝研究卻相對缺乏。然而，目前關于高強度鎂合金的工業(yè)推廣應用中，如何制備高強度的組織力學均勻的鎂合金鍛造樣，或者怎樣通過鍛造工藝累積變形量達到更高力學性能

2、，是很棘手的技術瓶頸。為此，本文針對不同狀態(tài)(鑄態(tài)，均勻化態(tài)，擠壓態(tài))高強度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金開展了不同應變速率鍛造工藝研究，制備了塊狀和柱狀鍛造樣，同時分析了鍛造對于該合金組織和力學性能的影響。
　　本研究主要內容包括：⑴為節(jié)約鍛造實驗成本，使得鍛造工藝的制定有理有據(jù)，系統(tǒng)論述Mg-Gd-Y-Zn-Mn熱變形行為研究：計算出該合金的激活能為260.94kJ/mol，構建本構方程為：ε=6055X1017[sinh(0

3、.00837σ)]5.40314exp(-260.94/8.314T)。繪制了加工圖，并確定其最佳成型工藝參數(shù)為溫度350℃—500℃，應變速率低于0.005S-1。溫度460℃到500℃，應變率為0.005S-1-1S-1。為后續(xù)鍛造提供理論指導。同時，討論了相關微觀組織演變和兩種 LPSO相(MgGdZn和 MgZnY)的變形機制：塊狀LPSO相發(fā)現(xiàn)了扭折，其產(chǎn)生的原理是具有相反符號的位錯對運動。熱變形后層狀LPSO彎曲呈河流狀。⑵

4、根據(jù)之前熱模擬得出的結果，采用液壓機對均勻化態(tài)，擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金進行低應變速率（鍛造速度0.05~0.3m/s）多向自由鍛造。均勻化態(tài)合金只鍛造到了4個道次，第5道次后便產(chǎn)生了裂紋。晶粒組織有一定的細化，第二相變化不明顯。4道次后綜合力學性能最佳：UTS=256MPa，YS=231Mpa， EL=3.1％。擠壓態(tài)合金鍛造到14個道次，由于試樣傾斜嚴重而作罷。12道次綜合力學性能最佳：UTS=410Mpa，YS=300

5、Mpa，EL=15.1%。強度較高，且延伸率為原始態(tài)的3倍。高強Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金鍛造前后力學性能的提高，與細晶強化，第二相強化，固溶強化和鍛造導致的織構弱化有關。⑶基于之前的模擬實驗和低應變速率鍛造，為了提高鍛造生產(chǎn)效率，同時探索鍛造進一步提高力學性能的可能性。系統(tǒng)研究了采用空氣錘對鑄態(tài)或者擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金進行高應變速率的鍛造（鍛造速度5~10m/s），制備塊狀和柱狀高強度鎂合金鍛造樣。鍛造有助于改善鑄

6、態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn二次成型性。540℃x5h+450℃x10h均勻化后，鐓粗（累積壓縮25%），擠壓隨后200℃X50h的時效處理。所得合金綜合力學性能最佳為：UTS=503Mpa，YS=395Mpa，㈩EL=5.2%。⑷采用空氣錘對擠壓態(tài)的Mg-Gd-Y-Zn-Mn進行了高應變速率的鍛造，制備了長方體鍛造樣?？估瓘姸认啾扔诔跏紤B(tài)變化不大，UTS在314Mpa和341Mpa之間。延伸率為鍛前的3倍，EL在7%到14%之間。鍛造