快速凝固Mg-6wt％Zn-1wt％Y-0.6wt％Ce-0.6wt％Zr镁合金挤压棒材的力学性能研究

论文摘要

通过快速凝固、单次正挤压工艺制备了Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr镁合金棒材（下简称“快速凝固镁合金挤压棒材”）。利用OM、SEM、TEM和XRD等方法分析和研究了快速凝固镁合金挤压棒材的组织,对其常温及高温力学性能进行了测试。得到了以下主要结论:（1）快速凝固镁合金挤压棒材组织由α-Mg,W相（Mg3Y2Zn3）和Mg17Ce2组成。其晶粒尺寸约0.7μm,强化相均匀分布。形成了垂直于挤压方向的变形织构。（2）快速凝固镁合金挤压棒材的硬度最高可以达到118HV5,抗拉强度和延伸率分别达到506MPa和18%,而压缩强度和压缩率分别为470MPa和12%。压缩屈服强度与拉伸屈服强度的比值达到0.9～0.95。随着挤压温度上升,快速凝固镁合金挤压棒材强度逐渐降低,合金均匀性和性能的稳定性会逐渐升高。挤压温度在310～330□之间能够得到综合性能最佳的快速凝固镁合金挤压棒材。（3）快速凝固镁合金挤压棒材在120℃下压缩强度约437MPa,断裂时的应变超过0.15,175℃以上压缩时不再出现明显的断裂,屈服强度下降到约360MPa。合金热压缩过程由应变强化与动态再结晶软化共同作用,快速凝固镁合金挤压棒材在较低的温度下动态再结晶机制以低温位错动态再结晶（LTDRX）机制为主。（4）在同一应变速率下热压缩变形,快速凝固镁合金挤压棒材的流变应力随温度的升高而降低,材料变形抗力减小,发生明显的软化;在同一温度下,流变应力随应变速率的增大而提高,表明该合金是正应变速率敏感材料。（5）在150～175℃、应变速率10-2～10-3S-1的变形条件下,快速凝固镁合金挤压棒材的压缩变形激活能和应力指数分别为151KJ/mol和6.44。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 镁及镁合金
• 1.2 镁的合金化
• 1.2.1 合金元素在镁合金中的作用
• 1.2.2 实验镁合金中的添加元素的作用
• 1.3 快速凝固技术
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 镁合金的快速凝固方法
• 1.3.3 快速凝固镁合金的组织、结构及性能特征
• 1.3.4 快速凝固镁合金的强化机制
• 1.3.5 国内外主要研究成果
• 1.4 变形镁合金
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 正挤压
• 1.4.3 镁合金的塑性变形理论
• 1.5 本课题的提出
• 2 研究内容及方法
• 2.1 合金的选定及成分的确定
• 2.2 研究目标与内容
• 2.3 实验方法及工艺
• 2.3.1 常规凝固
• 2.3.2 快速凝固
• 2.3.3 薄带制坯
• 2.3.4 正挤压
• 2.3.5 热处理
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 显微组织观察
• 2.4.2 力学性能测试
• 2.5 技术路线
• 3 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金的组织及力学性能
• 3.1 常规凝固组织
• 3.2 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金薄带
• 3.2.1 快速凝固薄带组织
• 3.2.2 快速凝固薄带的XRD分析
• 3.3 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材的组织
• 3.3.1 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材的显微组织
• 3.3.2 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材的XRD分析
• 3.4 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材的力学性能
• 3.4.1 硬度
• 3.4.2 拉伸性能
• 3.4.3 分析
• 3.4.4 压缩性能
• 3.4.5 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材压缩与拉伸性能的对比
• 3.5 小结
• 4 快速凝固Mg-6wt%Zn-1wt%Y-0.6wt%Ce-0.6wt%Zr合金棒材的高温性能
• 4.1 压缩性能
• 4.1.1 应力应变曲线
• 4.1.2 压缩试样宏观形貌
• 4.2 压缩过程中的热塑性变形
• 4.2.1 真应力应变
• 4.2.2 热压缩过程中的动态再结晶机制
• 4.2.3 流变应力随应变速率的变化规律
• 4.2.4 流变应力随温度的变化规律
• 4.2.5 本构方程
• 4.3 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文