多向锻造对ZK60镁合金组织与性能的影响

论文摘要

本文对固溶态ZK60镁合金在200°C至350℃温度范围进行不同道次的恒温及降温多向锻造（MDF）塑性变形。采用光学显微镜和透射电子显微镜研究了固溶态ZK60镁合金MDF变形前后的显微组织变化,采用X射线衍射和EBSD（电子背散射）对MDF变形前后ZK60镁合金的织构演变进行了分析。采用拉伸试验机对MDF变形前后ZK60镁合金的室温及高温力学性能进行了测试,采用机械动态分析仪（DMA-Q800）测试了MDF变形前后ZK60镁合金的阻尼性能。在不同温度下,对固溶态ZK60镁合金进行1道次MDF变形试验。变形温度为200℃、250℃时,变形组织主要为孪晶。变形温度为300℃、350℃时,材料内部发生较充分动态再结晶,再结晶晶粒度约为5μm,且该温度下MDF变形后ZK60镁合金获得较好的力学性能,抗拉强度约为290MPa,延伸率约为10%。在300℃下,ZK60镁合金进行了多道次MDF变形。随着变形道次的增加,再结晶晶粒度变化不大,约为5μm,再结晶晶粒占总体积分数逐渐增加,材料的{0002}基面织构逐渐加强,大角晶界比例逐渐增加。由于晶粒细化和织构的影响,材料延伸率随道次增加而升高,强度略有下降。阻尼性能随道次增加而升高。经6道次MDF变形后材料组织均匀性提高,各向异性降低。350℃下,ZK60镁合金进行了多道次MDF变形。3道次MDF变形后材料变形组织以孪晶为主,6道次MDF变形后以再结晶晶粒为主。6道次MDF变形后延伸率为20%,抗拉强度为284MPa,略低于300°C下恒温MDF变形后的材料。ZK60镁合金降温至250℃经6道次MDF变形后,材料的再结晶发生的较为充分,平均晶粒尺寸约为1.5μm。ZK60镁合金降温至200°C经9道次MDF变形后,材料的再结晶发生的更为充分,再结晶晶粒度约为1μm,形成了亚微米超细晶。材料的屈服强度为218MPa,抗拉强度为306MPa,比恒温MDF变形后的材料有较大提高,延伸率达到21.4%。经阻尼-应变谱可知材料的阻尼性能在低应变区提升极为明显。经阻尼-温度谱,ZK60镁合金降温至200°C经9道次MDF变形后,出现了1个晶界阻尼峰和2个再结晶阻尼峰。以应变速率8.35×10-4 S-1在不同温度下进行高温拉伸,在150°C下,获得延伸率107%;在200°C下获得延伸率168%;在300℃及400℃下材料获得最高的延伸率达到511%和533%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 多向锻造（MDF）研究进展
• 1.2.1 多向锻造的原理和特点
• 1.2.2 多向锻造中材料的组织演变
• 1.2.3 多向锻造中材料的力学行为
• 1.2.4 影响多向锻造的因素
• 1.3 ZK60 镁合金的研究进展
• 1.3.1 ZK60 镁合金的组织
• 1.3.2 ZK60 镁合金的力学性能
• 1.4 镁合金阻尼研究进展
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验流程
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 MDF 变形
• 2.3.2 阻尼性能测试
• 2.3.3 拉伸实验
• 2.3.4 光学显微组织观察
• 2.3.5 TEM 组织观察
• 2.3.6 EBSD 测试
• 2.3.7 X 射线衍射分析
• 第3章 恒温多向锻造变形前后 ZK60 镁合金显微组 织及性能
• 3.1 ZK60 镁合金不同温度MDF 初锻研究
• 3.1.1 MDF 不同温度初锻后ZK60 镁合金显微组织
• 3.1.2 MDF 不同温度初锻前后ZK60 镁合金力学性能
• 3.2 300℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金显微组织及性能
• 3.2.1 300℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金显微组织观察
• 3.2.2 300℃恒温MDF 变形后ZK60 镁合金晶粒取向及织构变化
• 3.2.3 300℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金力学性能变化
• 3.2.4 300℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金阻尼性能变化
• 3.2.5 300℃恒温MDF 变形后ZK60 镁合金组织均匀性
• 3.2.6 300℃恒温MDF 变形后ZK60 镁合金各向异性测试
• 3.3 350℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金显微组织及性能
• 3.3.1 350℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金显微组织观察
• 3.3.2 350℃恒温MDF 变形前后ZK60 镁合金力学性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 降温多向锻造变形前后 ZK60 镁合金显微组 织及性能
• 4.1 降温MDF 变形前后ZK60 镁合金显微组织观察
• 4.2 降温MDF 变形前后ZK60 镁合金晶粒取向及织构变化
• 4.3 降温MDF 变形前后ZK60 镁合金力学性能测试
• 4.4 降温MDF 变形前后ZK60 镁合金阻尼性能测试
• 4.5 降温MDF 变形后ZK60 镁合金高温拉伸性能测试
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢