Ti彌散強(qiáng)化超細(xì)晶AZ31鎂合金制備與組織性能研究.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度高、比剛度大、抗碰撞能力強(qiáng)、易于回收利用等諸多突出優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天、汽車、光學(xué)儀器等領(lǐng)域具有極重要的應(yīng)用價(jià)值與應(yīng)用前景。但是，多數(shù)工業(yè)鎂合金強(qiáng)度都較低，當(dāng)溫度升高時(shí)強(qiáng)度還會(huì)大大降低。因此本文中提出利用機(jī)械球磨技術(shù)向固溶強(qiáng)化型AZ31鎂合金中引入輕質(zhì)、高強(qiáng)、高熱穩(wěn)定性的金屬Ti彌散強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)，突破熔煉法不能制備這類鎂基材料的局限，以粉末冶金與塑性變形相結(jié)合的技術(shù)途徑，制備出超細(xì)Ti彌散相強(qiáng)化型細(xì)晶AZ31鎂合金

2、材料，創(chuàng)立一種新型的低成本、輕質(zhì)高強(qiáng)耐熱鎂合金材料體系。其基本過程是：首先通過機(jī)械球磨的方法制備了超細(xì)Ti彌散強(qiáng)化納米晶AZ31鎂合金粉末，再經(jīng)過真空熱壓以及擠壓的方法完成塑性固結(jié)致密化，得到Ti彌散強(qiáng)化細(xì)晶AZ31鎂合金棒材。
　　研究了機(jī)械球磨制備納米晶AZ31Mg-Ti合金粉末過程中球磨工藝對(duì)組織演變的影響。確定了機(jī)械球磨過程中基體晶粒尺寸的變化規(guī)律，Ti相的尺寸與分布的變化規(guī)律以及合金粉末在機(jī)械球磨過程中粉末形貌與尺寸的變

3、化規(guī)律。經(jīng)過110h球磨，得到了含Ti量分別為9wt.％，18wt.%以及27wt.%且晶粒尺寸為108nm，86nm和66nm的Ti彌散分布的納米晶AZ31鎂合金粉末，并且球磨后Ti在鎂合金中的固溶度分別為0.22at.%，0.72at.%以及1.27at.%。
　　利用黃培云雙對(duì)數(shù)壓制方程通過線性擬合的方法研究了不同球磨時(shí)間以及不同AZ31Mg-Ti合金粉末的壓制特性。通過冷壓實(shí)驗(yàn)可以得出機(jī)械球磨法是一種細(xì)化晶粒，增強(qiáng)第二相粒

4、子彌散強(qiáng)化作用，提高材料機(jī)械性能的有效方法。Ti的加入可以顯著改善AZ31鎂合金的室溫和高溫壓縮性能，Ti彌散強(qiáng)化AZ31鎂合金冷壓坯室溫屈服強(qiáng)度達(dá)到293MPa，在300℃時(shí)的屈服強(qiáng)度在60MPa以上。
　　研究了Ti彌散強(qiáng)化AZ31鎂合金冷壓坯的組織熱穩(wěn)定性，退火過程中Ti彌散強(qiáng)化AZ31鎂合金晶粒長大規(guī)律符合長大動(dòng)力學(xué)方程：Dn-D0n=kt。含Ti量為9wt.%，18wt.%，27wt.%的Ti彌散強(qiáng)化AZ31鎂合金晶粒長

5、大指數(shù)n分別為6，7，8，晶粒長大激活能分別為107kJ/mol，120kJ/mol和147kJ/mol。
　　通過真空熱壓和擠壓的方法制備了晶粒尺寸在800nm左右的Ti彌散強(qiáng)化超細(xì)晶AZ31鎂合金棒材。通過室溫力學(xué)性能測試可知，含Ti量9wt.%，18wt.%以及27wt.%的AZ31鎂合金拉伸屈服強(qiáng)度分別為194MPa，214MPa和244MPa，伸長率分別為12.17%，12.66%以及11.88%；壓縮屈服強(qiáng)度在249M

6、Pa以上，其中含Ti量27wt.%的擠壓材料屈服強(qiáng)度達(dá)到了337MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)到了524MPa。研究了擠壓后鎂合金棒材的高溫力學(xué)性能，在300℃時(shí)不同Ti含量的Ti彌散強(qiáng)化AZ31鎂合金的拉伸屈服強(qiáng)度在60MPa以上，是工業(yè)AZ31鎂合金的2倍，其中含Ti量在27wt.%的AZ31鎂合金其屈服強(qiáng)度達(dá)到了78MPa，為工業(yè)鎂合金的2.5倍，而且在300℃時(shí)含Ti量9wt.%，18wt.%以及27wt.%的AZ31鎂合金的伸長率分別為1