定向凝固下鎂及鎂錫合金單晶的力學性能和孿生行為研究.pdf

1、當前鎂合金的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為世界鎂合金研究的重要領(lǐng)域，但鎂合金難以塑性成形、壓力加工成型性能較差，使其進一步應(yīng)用和發(fā)展受到限制。鎂合金是密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，在室溫下獨立的滑移系較少，因此研究鎂合金塑性變形過程從而提高鎂合金的力學性能具有重要的意義。本文主要采用定向凝固手段得到鎂及鎂錫合金的單晶，從而排除掉晶粒與晶粒之間的相互影響，單純地研究單個晶粒在進行拉伸過程中的取向及孿生行為，并討論不同取向的單晶滑移及孿生等變形機制和材料的屈服強

2、度、延伸率及加工硬化行為的內(nèi)在關(guān)系，為改善鎂及鎂合金多晶的塑性變形提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　本論文根據(jù)過冷度原理，控制定向凝固熔煉爐下降速度為0.2mm/min，得到純鎂及鎂合金的鑄錠，研究單晶或者粗大的鎂合金鑄錠在拉伸條件下的組織、力學性能、取向分布等。采用金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、背散射電子衍射儀(EBSD)、力學性能測試等方法。主要成果如下：
　?、冁V雙晶和鎂單晶在拉伸過程中力學性

3、能差異較小，但拉伸后的孿晶宏觀形態(tài)各異，鎂雙晶的孿晶由于應(yīng)力集中和取向差異，主要呈樹葉狀分布在晶界處；鎂單晶的孿晶則隨機分散在鎂基體中。在變形過程中，先以滑移為主，后以孿生為主，孿生可以減緩材料加工硬化率下降的趨勢甚至使材料的加工硬化率上升。
　?、趹?yīng)變協(xié)調(diào)因子可以衡量孿生變體類型的選擇。當特定類型的｛10-12｝孿生變體開啟之后，通過晶界之間的傳遞，按照不同晶粒之間孿生變體的m’大小可以選擇要開啟的孿生變體類型；在單個晶粒中，按

4、照單個晶粒中六種孿生變體之間的m’值也可以選擇最容易開啟的變體類型。
　　③從 Mg-Sn單晶的力學性能來說，Mg-0.1Sn單晶的屈服強度最高，延伸率最低，其平行方向和垂直方向的屈服強度分別23.7MPa和19.9MPa；當Sn含量增加到0.5％時，屈服強度降低，延伸率升高，兩個方向的屈服強度差別不大分別為9.84MPa和7.82MPa；Mg-0.85Sn單晶的力學性能的屈服強度則稍有升高，延伸率則接近于 Mg-0.5Sn，但平

5、行方向和垂直方向的力學性能有較大差別，屈服強度分別為16.37MPa和23MPa。其中，Mg-0.5Sn的平行方向和垂直方向的力學性能差別最小。因為該合金平行方向和垂直方向滑移的最大SF分別為0.176和0.288，兩者最接近。
　?、軓腗g-Sn單晶的凝固生長方向來說，Mg-0.1Sn單晶和Mg-0.85Sn單晶大致沿著 C軸進行生長，外力軸方向接近于熱流方向，有利于孿晶的開啟，因此Mg-0.1Sn和Mg-0.85Sn單晶產(chǎn)生的