Mg--Zn--Y合金高压凝固及热压缩行为研究

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本文采用2RRL-M8型真空电阻镁合金熔炼炉在常规铸造条件下熔制了Mg-7.50Zn-3.39Y和Mg-7.58Zn-1.68Y合金。采用CS-IB型六面顶压机将两种合金在2 GPa,4 GPa下进行凝固,并利用Gleeble-3500热/力模拟试验机对常规铸造合金和高压凝固合金进行了热压缩实验。利用OM,SEM,EDS,XRD等分析手段分析研究了不同压力下凝固合金组织和相组成、热压缩后形变组织。并且构建了两种常规铸造合金的本构方程。结果表明:常规铸造Mg-7.50Zn-3.39Y及Mg-7.58Zn-1.68Y合金组织都是由α-Mg基体和分布在枝晶间的第二相组成,其中前者α-Mg基体是等轴晶,后者呈冰花状。GPa级压力下凝固组织得到明显细化,且压力越高晶粒越细小。Mg-7.50Zn-3.39Y合金第二相含量由常规铸造下13.56%降至4 GPa下11.24%,Mg-7.58Zn-1.68Y合金则由9.12%降至8.37%。  常规铸造Mg-7.50Zn-3.39Y及Mg-7.58Zn-1.68Y合金热压缩应力水平均低于高压凝固合金,且达到峰值应力时对应的真应变在经过高压之后更小。其中当温度为250℃、速率为0.15 s-1时,Mg-7.50Zn-3.39Y合金常规铸造达到峰值应力176MPa对应应变为0.23,4 GPa时达到峰值应力215 MPa为0.18。Mg-7.58Zn-1.68Y合金常规铸造应力峰值129 MPa对应0.24,4 GPa应力峰值170 MPa对应0.17。两种合金在高压后热压缩组织的再结晶含量较均较常规铸造时少,而滑移带及孪晶含量均较高。  两种合金在低温下压缩变形机制主要是滑移及孪生,中温时机制主要是交滑移,高温时主要是位错攀移。随着温度的升高,晶界迁移能力升高,抑制了孪晶的产生,提高再结晶晶粒形核率。而变形速率越低,动态再结晶越充分。故而温度越高,速率越低,组织内孪晶越少而再结晶晶粒越多。并且在热变形过程中温度越低、变形速率越高,合金峰值应力越高。Mg-7.50-Zn-3.39Y本构方程为σm=12.674ln(ε)+182.583,Mg7.58-Zn-1.68Y为σm=13.158ln(ε)+175.266。
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