沉淀相與孿晶強(qiáng)化鎂合金塑性變形行為及各向異性研究.pdf

1、本工作以研究析出強(qiáng)化鎂合金的塑性變形行為以及開(kāi)發(fā)低成本高強(qiáng)度鎂合金的加工方法為主要目的。以Mg-Y-Nd合金為高強(qiáng)鎂合金原材料，通過(guò)擠壓和軋制工藝獲得了變形態(tài)Mg-Y-Nd合金，研究了其塑性變形行為；以小應(yīng)變的冷變形引入孿晶作為手段，研究預(yù)置孿晶對(duì)鎂合金強(qiáng)韌化的影響以及孿晶化鎂合金的塑性變形機(jī)理。通過(guò)電子背散射衍射（EBSD）技術(shù)、掃描電鏡（SEM）、X射線衍射技術(shù)（XRD）和透射電子顯微技術(shù)（TEM）等考察熱處理及變形過(guò)程中鎂合金的組

2、織演變。通過(guò)EBSD技術(shù)分析變形過(guò)程中的微觀組織演變及孿生行為。通過(guò)室溫拉伸和壓縮試驗(yàn)考察沉淀相及預(yù)置孿晶對(duì)鎂合金塑性變形行為及各向異性的影響。
　　通過(guò)擠壓和軋制工藝獲得了具有初始織構(gòu)的Mg-Y-Nd合金?？疾炝丝棙?gòu)和析出相對(duì)Mg-Y-Nd合金力學(xué)性能的影響。研究表明：1）具有弱（0001）絲織構(gòu)的擠壓態(tài)Mg-Y-Nd表現(xiàn)出明顯的壓縮各向異性。強(qiáng)化相β′的析出提高了強(qiáng)度并減弱了屈服各向異性。時(shí)效后，CD//ED和CD⊥ED樣品（

3、CD：壓縮方向，ED：擠壓方向）間屈服強(qiáng)度的差異從34MPa降低到7MPa；2）擠壓軋制態(tài)Mg-Y-Nd合金沒(méi)有表現(xiàn)出拉伸壓縮不對(duì)稱(chēng)性。其原因是由于弱的織構(gòu)以及稀土元素的固溶限制了拉伸孿生對(duì)Mg-Y-Nd合金塑性變形的貢獻(xiàn)。
　　沿特定方向的預(yù)應(yīng)變可制備孿晶化的AZ31鎂合金。分析了孿晶化鎂合金在壓縮過(guò)程中的孿生變體選擇規(guī)律及孿晶化鎂合金的塑性變形行為。結(jié)果顯示：1）拉伸孿晶的變體選擇極大地依賴(lài)Schmid因子。沿TD預(yù)軋1.5％

4、后，基體中約70%的晶粒中僅產(chǎn)生了一種孿晶變體。沿TD壓縮與沿TD預(yù)軋具有相同的孿晶變體選擇，故沿TD壓縮主要表現(xiàn)為預(yù)置孿晶的長(zhǎng)大、增殖和合并。而沿RD壓縮往往會(huì)產(chǎn)生與預(yù)置孿晶不同的孿晶變體；2）預(yù)孿生會(huì)在組織中引入大量的孿晶界且引起織構(gòu)的改變。因此，預(yù)置孿晶會(huì)影響AZ31鎂合金的塑性變形行為和各向異性。孿晶化鎂合金的變形行為主要有以下特征：沿TD軋制小的變形量后，大量的拉伸孿晶片層的出現(xiàn)細(xì)化了晶粒并提高了沿RD拉伸和壓縮的屈服強(qiáng)度且降

5、低了拉伸壓縮不對(duì)稱(chēng)性；沿TD預(yù)軋后，沿RD和沿TD的壓縮屈服強(qiáng)度都得到提高，且其硬化機(jī)制分別為細(xì)晶強(qiáng)化（孿晶切割晶粒）和織構(gòu)硬化（孿生使晶粒轉(zhuǎn)到硬取向）；沿TD預(yù)軋后，孿晶織構(gòu)的引入產(chǎn)生了較大的平面各向異性，然而可以極大地增強(qiáng)厚度變形能力。PRA2.6%板材的平均r值為0.81。
　　結(jié)合沉淀強(qiáng)化和孿晶強(qiáng)化的共同作用來(lái)提高鎂合金材料的性能。研究了時(shí)效和預(yù)變形對(duì)ZK60合金變形行為的影響。結(jié)果顯示：1）隨著時(shí)效時(shí)間的增加，ZK60軋

6、板的拉伸壓縮不對(duì)稱(chēng)性表現(xiàn)出不單調(diào)的變化。時(shí)效初始階段，大量基面盤(pán)狀β’2相的增加改善了屈服不對(duì)稱(chēng)性。然而，當(dāng)時(shí)效時(shí)間增加到30h后，c軸棒狀β’1相的出現(xiàn)略微地惡化了屈服不對(duì)稱(chēng)性。2）預(yù)變形產(chǎn)生的位錯(cuò)和孿晶界分別可以提供位錯(cuò)強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，從而提高ZK60合金的強(qiáng)度。然而孿晶界強(qiáng)化具有更好的熱穩(wěn)定性且可以極大地降低拉伸壓縮不對(duì)稱(chēng)性。因此，通過(guò)預(yù)變形引入孿晶界可以更好地改善ZK60合金的力學(xué)性能。最終結(jié)合使用預(yù)孿生和時(shí)效可以更有效地提高Z