论文部分内容阅读
近年来,通过大塑性变形制备的高性能变形镁合金在航空航天及汽车领域等领域显示出良好的应用前景。本文将普通挤压和等通道挤压（ECAP）结合起来开发出一种新型的挤压剪切工艺,以Mg-6Zn-xCu-0.6Zr（x=0,0.5,1.0,1.5）合金与Mg-Zn-Y-0.6Zr（Zn=2,3,4;Y=3,2,1）合金为研究对象,利用OM、SEM、EDS、XRD、EBSD及TEM研究了Cu元素添加量与Zn/Y质量比、固溶预处理,以及挤压剪切工艺对合金组织形貌、相组成、断口形貌及力学性能的影响,探讨了合金挤压剪切过程中的组织、晶粒取向与织构演变对合金强韧性的影响,以及合金在模具转角处的动态再结晶（DRX）机制。结果表明:铸态Mg-Zn-Cu-Zr合金中主要包括α-Mg、MgZn2及MgZnCu相。随着Cu添加量的增加,MgZnCu相体积分数增加而MgZn2相减少。均匀化处理后,合金α-Mg基体中仍残留着大部分的MgZnCu相。一次挤压剪切后,MgZn2相严重破碎,在合金中形成明显的挤压流线,而MgZnCu相则稳定存在于α-Mg基体上。与挤压区相比,成形区中双峰晶粒组织的体积分数明显降低,但成形区中的DRX晶粒明显长大。但在ZK60+0.5Cu合金中,挤压区及成形区中平均晶粒尺寸分别为2.99μm及1.63μm,晶粒得到进一步细化。ZK60+1.0Cu合金拥有最优的力学性能,抗拉强度（UTS）、屈服强度（TYS）及伸长率（δ）分别为337MPa、225MPa及22%。二次挤压剪切Mg-Zn-Cu-Zr合金中,双峰晶粒组织消失不见,获得了细小均匀等轴的DRX晶粒,基面织构强度降低。其中ZK60合金最为明显,从一次挤压剪切成形区中的平均晶粒尺寸21.02μm降低到二次挤压剪切后的4.68μm,基面织构强度从30.3降到6.51。二次挤压剪切后合金的强度及塑性显著提高,其中ZK60+1.0Cu合金中的UTS、TYS及δ分别为425MPa、382MPa及26%。随着Zn/Y质量比从4降至0.67,铸态Mg-Zn-Y-Zr合金中主要相组成由α-Mg,I（Mg3Zn6Y）和W（Mg3Zn3Y2）相转变为α-Mg和W相。铸态ZWK230合金中并没有发现长周期堆垛有序（LPSO）相。固溶处理后ZWK410和ZWK320合金晶粒内出现了大量针状YZn5和半纳米级Mg7Zn3相。在一次挤压剪切ZWK230合金中,大量动态析出W相通过钉扎位错及位错的动态回复会逐渐演变成亚晶粒,进而形成新的DRX晶粒。与挤出区相比,成形区中的基面织构强度同样减弱,其表现出较低的力学性能各向异性。此外,Y元素含量的增多,降低了基面织构强度。一次挤压剪切ZWK230合金拥有最优拉伸屈服强度和塑性的组合,分别为262MPa及24%,主要归因于晶界强化及织构强化效应。