【摘 要】
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稀土镁合金作为当前航空航天、国防军工应用广泛的轻质结构材料,发展潜力巨大。本文以不同状态的稀土镁合金作为研究对象,研究不含长周期有序结构相（Long period stacking-ordered,LPSO）的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金和含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在降温往复镦粗挤压（Decrease temperature-Repetitive Upsetti
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稀土镁合金作为当前航空航天、国防军工应用广泛的轻质结构材料,发展潜力巨大。本文以不同状态的稀土镁合金作为研究对象,研究不含长周期有序结构相（Long period stacking-ordered,LPSO）的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金和含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在降温往复镦粗挤压（Decrease temperature-Repetitive Upsetting and Extrusion,DTRUE）变形过程中的微观组织演化规律以及强韧化行为;进一步通过等温往复镦粗挤压（Isothremal temperature-Repetitive Upsetting and Extrusion,IT-RUE）和DT-RUE对Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金进行变形,比较分析不同变形路径对其微观组织和力学性能均匀性的影响。并得到以下主要结论:多道次RUE变形对含LPSO相的和不含LPSO相的稀土镁合金均有显著的细化作用。不含LPSO相的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金经四道次RUE变形后,晶粒从初始状态的38.83μm细化到6.72μm。含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金经4道次RUE变形后,晶粒亦从初始状态的90.08μm细化到5.89μm。含LPSO相的稀土镁合金在四道次RUE变形后显示出更加细小的晶粒尺寸和更高的细化比例。这得益于LPSO相在其变形过程中对动态再结晶（dynamic recrystallization,DRX）的诱导作用,碎化的LPSO相在变形过程中可通过粒子激发形核（particle stimulated nucleation,PSN）机制加速DRX晶粒的形成。两种合金经四道次RUE变形后,均具有优良的强韧性,不含LPSO相的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金的UTS为320MPa,TYS为258MPa,EL为11.7%;含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr的UTS、TYS和EL分别达到331.2MPa、263.6MPa和7.1%。值得注意的是:经四道次变形完成后,含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金的表面维氏硬度可达112HV,比不含LPSO相的Mg-8Gd-3Y-0.5Zr合金的显微硬度（83HV）高出很多。通过两种往复镦挤成形工艺（IT-RUE和DT-RUE）进一步对含LPSO相的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金进行变形。研究表明:IT-RUE和DT-RUE两种变形方法均能有效细化晶粒,但IT-RUE工艺可以获得从中心区域到边部区域更加均匀的微观结构。Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金经IT-RUE变形后,中心区域、1/2R区域、边部区域的晶粒尺寸相差不大;而DT-RUE变形后形成晶粒尺寸从中心区域到边部区域逐渐减小的梯度结构。力学性能分析结果表明,经IT-RUE变形的Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金各区域力学性能差异不大;DT-RUE处理后的合金各区域力学性能均高于IT-RUE,但各区域力学性能差异较大。
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