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本论文研究了稀土元素铒(Er)对ZK60镁合金的热压缩流变行为及其组织结构的影响,为ZK60-RE系镁合金的开发提供了有用的实验资料和一定的理论依据。
本文采用Gleeble-1500D热/力模拟材料试验机,研究了ZK60和ZK60-1 Er镁合金热压缩流变行为,然后通过金相、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等实验手段对ZK60合金和ZK60-1Er合金热压缩变形前后的组织结构进行了研究,确定合金中相的形貌、组成和结构,探讨Er对ZK60镁合金热压缩流变行为的影响。
研究结果表明:变形温度和应变速率是影响合金热压缩流变行为的两个重要因素。在相同的热压缩变形条件下,ZK60-1Er合金的真应力和变形激活能Q明显高于ZK60合金;并且变形温度对合金变形激活能Q值的影响大于应变速率对其的影响。
变形后的ZK60合金主要由基体α-(Mg)相,MgZn<,2>相以及较低变形温度下(150℃和250℃)动态析出的Mg<,2>Zn<,3>相组成。
热压缩变形后的 ZK60-1Er合金除了含有基体α-(Mg)相和较低变形温度下(150℃和250℃)动态析出的Mg<,2>Zn<,3>相外,还含有以下两种稀土合金相:第一种为W<,Er>(Mg<,3>Zn<,3>Er<,2>)相,属于面心立方结构,具有两种不同的形态,分别是凝固过程中形成的,热压缩变形后为大小不同、形状各异的碎片状,以及热压缩过程中析出的长200~500nm,长宽比约为5:1的条状;第二种为I<,Er>(Mg<,3>Zn<,6>Er<,1>)相,属于二十面体准晶结构,呈现不规则的颗粒状。W<,Er>(Mg<,3>Zn<,3>Er<,2>)相在实验温度范围中稳定存在,I<,Er>(Mg<,3>Zn<,6>Er<,1>)相在450℃已发生溶解。
在热压缩流变过程中,ZK60-1Er合金中适当大小的稀土相会促进合金基体发生动态再结晶,增加再结晶晶粒的形核率,从而得到细小的再结晶组织,并且稀土相对合金位错运动和晶界迁移起到一定的阻碍作用。所以Er元素的添加提高了ZK60合金在热压缩过程中的流变应力,增大了变形激活能。