【摘 要】
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作为最具代表性的Zn合金体系,超塑性Zn-Al合金以低流变应力、无加工硬化、高延伸率的特性可作为潜在的抗震材料。且该合金在室温高应变速率（10～500/s）下仍保持良好的塑性,延伸率达到30%。但由于双相组织的“老化”现象限制其进一步发展。近来细晶超塑性Zn-Mn和Zn-Ni-Mg合金展示了良好的高温超塑性。其中Mg元素添加可实现Zn合金的显著强化,Mn的添加可极大改善Zn合金的塑性。但对上述合金
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作为最具代表性的Zn合金体系,超塑性Zn-Al合金以低流变应力、无加工硬化、高延伸率的特性可作为潜在的抗震材料。且该合金在室温高应变速率（10～500/s）下仍保持良好的塑性,延伸率达到30%。但由于双相组织的“老化”现象限制其进一步发展。近来细晶超塑性Zn-Mn和Zn-Ni-Mg合金展示了良好的高温超塑性。其中Mg元素添加可实现Zn合金的显著强化,Mn的添加可极大改善Zn合金的塑性。但对上述合金细化多应用剧烈塑性变形（SPD）工艺。早前工作发现常规轧制工艺即可将Zn-Mg-Mn合金组织细化至SPD工艺同等水平（亚微米尺度）,有望在室温不同应变速率时表现良好塑性而应用于超塑性领域和抗震材料。当前对于轧制态Zn-Mg-Mn合金室温不同应变速率拉伸后的力学性能和微观组分（晶界类型、位错滑移系、织构等）并无研究。因此,本文在早前工作的基础上,以轧制技术作为制备手段。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）、室温动态（高速:1×10-1/s以上）与低速及准静态（1×10-1/s～1×10-4/s）拉伸对轧制态Zn-0.1/0.2Mg-1Mn合金的力学性能及拉断后的微观组织进行研究,并分析不同速率拉断后的力学性能和变形机制。以便更好理解应变速率与组织和力学性能的关系。同时对合金的耐蚀性进行研究。得到的主要结论如下:300℃常规轧制实现了超细晶的制备,轧制态Zn-0.2Mg-1Mn合金平均晶粒尺寸为0.39 μm。在1×10-4/s应变速率拉伸时应力状态敏感性指数m为0.20,获得248%的延伸率,显示良好的室温超塑性。轧制态Zn-0.1Mg-1Mn合金平均晶粒尺寸为0.49 μm,m值为0.25。以上两种合金具有相同的超塑性特征。轧制态Zn-0.1/0.2Mg-1Mn合金在1×10-4/s速率拉断后晶粒均会长大,达到0.54μm和0.51μm。但仍是超细晶,显示了良好的组织稳定性。织构取向由初始轧制板织构:晶粒的{0001}基面与轧制面呈±15～25°,转变为{0001}基面与轧制面偏离无规则角度的弱织构,表明晶界滑动和晶粒转动在室温超塑性变形过程中起主导作用。轧制态Zn-0.1/0.2Mg-1Mn合金在1/s～100/s高速拉伸时,延伸率和强度均不再明显变化,延伸率均不超过0.5%。由于在动态速率时轧制态Zn-0.1Mg-1Mn和Zn-0.2Mg-1Mn合金内部激活了较多的非基面<c+a>位错滑移类型,滑移系为{1122}<1123>。该类位错激发后难于继续滑移造成应力集中,使应变速率敏感性较低。与低速1×10-4/s拉伸后一致,高速拉伸断裂后轧制态Zn-0.1/0.2Mg-1Mn合金织构也会发生取向变化,以Zn-0.1Mg-1Mn合金更显著。轧制态板织构的取向:{0001}基面与轧面呈±15°～25°,同时<0001>晶向与RD方向呈±65～75°,使非基面滑移的施密特因子较高而易开动。位错开动后织构变化为{0001}基面与轧面、<0001>晶向与轧向偏离无规则角度的织构。腐蚀试验表明,轧制态Zn-0.1/0.2Mg-Mn合金均有较强的耐蚀性。失重增加随时间的推移逐渐变慢,稳态失重速率最终维持在0.1 mg/cm2·h和0.08 mg/cm2·h。表明ZnO和Zn5（OH）8Cl2的生成对基体提供保护作用,从而提高轧制态Zn-0.1/0.2Mg-Mn合金的耐蚀性。
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