论文部分内容阅读
镁合金材料在汽车、航空航天、3C产品和生物医药等领域得到了十分广泛的应用,被誉为“21世纪的绿色工程材料”。Mg-Zn-RE镁合金具有优良的力学性能,因而受到了广泛关注。本论文选择Zn、Er作为主要合金化元素,制备了Mg-3Zn-0.5Er、Mg-4.5Zn-0.75Er、Mg-6Zn-1.0Er三种合金。采用固溶处理技术获得以上三种合金的过饱和固溶体,并利用Gleeble-1500热模拟试验机对其进行热压缩实验。利用扫描电子显微技术(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电子显微技术(TEM)等研究了塑性变形条件对合金显微组织、织构演变及第二相析出的影响。 主要研究内容及结果如下: 研究了Mg-Zn-Er合金的流变行为,分析了应力-应变曲线,获得了不同变形条件(温度、应变速率)下应力变化特征及硬化/软化过程中动态平衡规律;建立了Mg-Zn-Er合金的本构方程(如下所示),预测了Mg-Zn-Er合金的峰值应力;构建了Mg-Zn-Er合金的热塑性加工图,获得了合金的最优加工窗口参数,并分析了塑性加工区间的合金失效组织及其机制。σp=81.84ln{(Z/4.369×1012)1/5.64+[(Z/4.369×1012)2/5.64+1]1/2}Z=(ε)exp(159980/RT)Mg-3Zn-0.5Er合金σp=84.80ln{(Z/9.076×1012)1/5.2+[(Z/5.923×1011)2/5.2+1]1/2}Z=(ε)exp(151520/RT)Mg-4.5Zn-0.75Er合金σp=75.83ln{(Z/5.923×1011)1/4.57+[(Z/5.923×1011)2/4.57+1]1/2}Z=(ε)exp(154360/RT)Mg-6Zn-1Er合金 研究了Mg-Zn-Er合金在不同变形条件下的主要塑性变形特征。结果表明,在较低温度下进行变形,合金中有大量{1012}拉伸孪晶产生,且其密度随着应变速率和应变量的增加而增加;当变形温度升高(≤350℃),变形量较小时依然有拉伸孪晶产生,但随着变形量的增加,合金原始晶界及孪晶界处均有大量动态再结晶晶粒形成,呈现出由再结晶晶粒组成的“项链”状结构的连续动态再结晶特征,且再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而减小;当变形温度进一步升高(≤450℃),变形初期发现大量孪生,随着应变量的增加,动态再结晶被全面激活,且再结晶晶粒随温度的增加而粗化,随应变速率的提高而细化。因此,在合金的压缩变形过程中,主要的动态再结晶机制包括连续动态再结晶及基于孪生的动态再结晶。 研究了Mg-Zn-Er合金在不同变形条件下的织构演变规律。应变量为0.08时,在350℃下,合金主要形成了{1010}<0001>和{1120}<0001>两种织构类型,而当温度升高至400℃,合金的主要织构类型为{0001}<1010>;当应变量增加至0.45,温度为350℃及400℃时,合金的织构类型均转变为{1120}<1010>;当应变量进一步增加至0.6时,上述两种温度下,合金都形成了压缩方向CD上{0001}基面的纤维织构。此外,研究发现,合金的织构强度随着应变温度及应变量的增加而降低,且织构由CD向TD偏转,这主要是由于{1012}拉伸孪晶的产生,柱面和锥面滑移的启动以及动态再结晶的发生导致的。 在合金的塑性变形过程中,在晶界,孪晶界及晶粒内部发现了纳米准晶颗粒的析出,其析出量与温度/速率有关,随着温度的升高其析出量降低,随速率升高则增加。纳米析出相可有效钉扎位错,阻碍晶界移动,从而促进再结晶的发生和晶粒的细化。