【摘 要】
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论文通过在镁合金中添加微量(wt.%=1)稀土元素来引入晶格缺陷,加速和增强时效过程,并将预时效处理和热挤压工艺结合起来,利用第二相粒子在挤压过程中与孪生和再结晶行为之间的相互作用,来提高镁合金的性能。通过OM、SEM、EDS、XRD、EBSD等检测手段和分析方法,重点研究了在热挤压变形前,Mg-6Zn-1Gd-1Er(wt.%)合金在时效过程中第二相粒子的演变及其对力学性能的影响。以及在变形后,
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论文通过在镁合金中添加微量(wt.%=1)稀土元素来引入晶格缺陷,加速和增强时效过程,并将预时效处理和热挤压工艺结合起来,利用第二相粒子在挤压过程中与孪生和再结晶行为之间的相互作用,来提高镁合金的性能。通过OM、SEM、EDS、XRD、EBSD等检测手段和分析方法,重点研究了在热挤压变形前,Mg-6Zn-1Gd-1Er(wt.%)合金在时效过程中第二相粒子的演变及其对力学性能的影响。以及在变形后,不同形貌、尺寸和体积分数的第二相粒子在挤压过程中对孪生行为、再结晶行为和织构的影响机制。研究结果表明:(1)铸态Mg-6Zn-1Gd-1Er合金的微观组织组织主要由α-Mg基体、富Zn相和共晶相Mg5(Zn,Gd,Er)组成,其平均晶粒尺寸约为60μm。经过T6处理后,铸态组织中的共晶相完全溶解,硬度提高约37%,这归因于高密度的W相和I相。在时效初期W相呈“球状”形貌;时效中期,W相逐渐演变成“板条状”形貌,同时伴随着I相析出;时效后期,W相进一步长大,尺寸约为25μm。峰值时效的合金表出较优的综合力学性能,抗拉强度为190 MPa,屈服强度为122 MPa,延伸率为10.3%。(2)峰值时效态挤压样品中大多数第二相粒子的尺寸为0.3~1μm,间距为2~5μm且分布在晶粒内部的“球状”相,能更加有效的激发晶粒形核(PSN),细化晶粒;分布在晶界这类粒子会使晶界呈现出“凹凸”状形貌,为再结晶晶粒提供更多的形核场所,从而细化晶粒。而固溶态中第二相粒子的体积分数较小,粒子激发形核的贡献较小。通过时效处理预置尺寸和间距合适的第二相体积分数越高,粒子激发形核的贡献越大。(3)在挤压初始阶段,合金中均为{10-12}拉伸孪晶。时效态中因第二相粒子的体积分数较高,为孪晶提供了更多的形核点,促进了孪生诱发再结晶,加快动态再结晶的进程。不同形态的第二相粒子在挤压过程中没有改变Mg-6Zn-1Gd-1Er(wt.%)合金的织构演化规律,最终组织均形成沿了[10-10]//ED和[2-1-10]//ED之间的弧均匀分布非纤维织构特征。而时效态挤压样品织构强度出现向{2-1-10}方向偏聚的现象,这与粒子激发形核的程度相关,受第二相粒子形貌、尺寸和体积分数的控制。其中峰值时效挤压态中第二相粒子的体积分数最大,孪生诱发再结晶和粒子激发形核的贡献最高,表现出最佳的综合力学性能:抗拉强度为346 MPa,屈服强度为217 MPa,伸长率为13.6%。(4)在剪切应力的作用下,固溶态挤压样品形成高位错密度和空位浓度,从而致使第二相粒子的动态析出。峰值时效态挤压样品在剪切变形过程中,沉淀物和基体之间的自由能差,温升和应变速率会促进预时效相的溶解。
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