Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.%）合金晶粒细化和时效研究

论文摘要

作为最轻的金属结构材料，镁合金有着广泛的应用前景，但其塑性差、强度低等缺点又制约了它的应用。本课题选用镁合金中具有优异性能的Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金作为研究对象，通过400℃下Bc方式等径角变形、300℃下挤压比为9的常规挤压和250℃时效处理三种加工工艺相结合的工艺对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金进行处理；利用沿挤压方向的拉伸力学试验研究Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金的力学性能；同时通过金相显微分析、扫描电子显微分析、透射电子显微分析来研究在处理过程中组织的变化；通过极图和取向分布函数分析在变形过程中织构的演变。结果表明：退火试样中主要有两相存在：Gd、Y在Mg中过饱和固溶体、Mg-Gd-Y三元化合物；ECAP变形可以有效地细化Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金的晶粒，并且使组织处于软取向状态，降低了Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金的屈服强度，但可以很好地提高抗拉强度和延伸率；常规挤压可以产生基面平行于挤压方向的基面织构，可以提高强度，降低了延伸率；时效析出相主要是晶内析出，可以有效提高强度，但同时降低了延伸率。本研究中屈服强度和抗拉强度最高值的加工工艺为：ECAP变形4道次后经过常规挤压，然后再进行250℃时效12h处理，强度分别为317MPa和367MPa；而延伸率最好的加工工艺为500℃退火8h后进行常规挤压处理，最大值为19.3％。结果显示，通过ECAP变形、常规挤压和时效处理相结合的方法可以达到对Mg-12Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）镁合金增强和增韧的预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁及镁合金
• 1.1.1 纯镁的性质
• 1.1.2 镁合金概述
• 1.2 镁合金的强化方法
• 1.2.1 细晶强化
• 1.2.2 织构强化
• 1.2.3 热处理强化
• 1.3 Mg-Gd-Y镁合金研究现状
• 1.4 研究内容
• 第2章 实验方案与方法
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验材料的准备
• 2.2.1 原始材料
• 2.2.2 均匀化退火处理
• 2.3 等径角变形（ECAP）
• 2.4 常规挤压
• 2.5 时效处理
• 2.6 显微分析
• 2.6.1 金相显微分析
• 2.6.2 光学显微照片上晶粒尺寸的标定
• 2.6.3 扫描电子显微分析（SEM）
• 2.6.4 透射电子显微分析
• 2.6.5 织构分析
• 2.7 力学性能测试
• 第3章 实验结果
• 3.1 等径角变形（ECAP）
• 3.1.1 微观组织在等径角变形（ECAP）过程中的演变
• 3.1.2 等径角变形（ECAP）对镁合金力学性能的影响
• 3.2 常规挤压
• 3.2.1 常规挤压对材料微观组织的影响
• 3.2.2 常规挤压对材料力学性能的影响
• 3.4 时效处理
• 3.4.1 时效处理对材料组织的影响
• 3.4.2 时效处理对材料力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 分析与讨论
• 4.1 扫描电子显微分析（SEM）
• 4.2 材料在挤压过程中织构的演变分析
• 4.2.1 极图分析
• 4.2.2 取向分布函数（ODF）分析
• 4.3 时效析出相分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结
• 致谢
• 参考文献