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Yb对ZK31镁合金室温组织与力学性能的影响

2020-11-21阅读(271)

Yb对ZK31镁合金室温组织与力学性能的影响

论文摘要

本文以ZK31镁合金为基,通过添加稀土元素Yb,配制了5种不同成分的合金。利用热力模拟,金相观察,硬度测试,室温力学拉伸,x-Ray物相分析,扫描电镜（SEM）观察等分析和测试方法,对ZK31+xYb镁合金的塑性加工工艺,热处理工艺进行了探索,探讨了Yb对ZK31镁合金室温组织和力学性能的改善作用。 研究发现,ZK31镁合金中,Yb添加量在1Wt.%以下时,Yb和Zn在合金中均匀分布,形成少量的Yb-Zn化合物在晶内和晶界上不连续分布,合金具有良好的塑性加工性能。当Yb添加量达到2Wt.%时,Yb和Zn元素同时向晶界偏析,虽然能显著细化铸锭晶粒（约30μm）,但三元Mg-Zn-Yb脆性共晶化合物在晶界上连接成网络,在塑性变形过程中,被破碎成为裂纹源,使合金丧失塑性加工能力。而添加0.5Wt.%Yb时,合金的力学性能并不发生明显改变,对ZK31合金而言,Yb的添加量以1Wt.%为佳。 进一步的研究发现,Yb元素对合金强度的提高,主要是由于Yb抑制了合金热加工过程中的动态再结晶,细化了合金加工态的晶粒（<5μm）,给热处理后的性能带来有利的影响。添加1Wt.%Yb元素后,ZK31合金的强度得到明显提高,通过挤压后直接423K/24h时效的方法,ZK31+1.0Yb合金的强度和塑性同时得到提高,获得的最佳的力学性能:σb=313MPa,σ0.2=293MPa,δ=19.1%。 热力模拟实验的结果表明,663K/0.1s-1是ZK31+0.3Yb合金较好的变形参数,此时动态再结晶易于激发,塑性变形能顺利进行;623K和573K变形,DRX不能很好激发,流变应力高。应变速率提高至1s-1,材料易在变形没有充分进行时即发生破裂。镁合金的孪生在变形的早期发生,孪生促进晶粒中“多边化”组织的形成,在随后的变形过程中转变成小角度晶界（LAB）,对破碎粗大的铸锭晶粒有一定的作用。

论文目录

  • 第1章 文献综述
  • 1.1 发展现状
  • 1.2 镁合金中的位错运动
  • 1.2.1 位错滑移
  • 1.2.2 孪生
  • 1.2.3 塑性变形的过程与特点
  • 1.2.4 镁合金变形过程的特点
  • 1.3 合金设计
  • 1.3.1 合金元素在镁合金中的作用
  • 1.3.2 镁合金强化原理
  • 1.3.3 本文设计依据
  • 1.4 本文的目的与意义
  • 第2章 实验过程
  • 2.1 实验步骤
  • 2.2 合金成分设计
  • 2.3 检测方法
  • 第3章 ZK31+xYb镁合金的塑性变形
  • 3.1 实验过程
  • 3.1.1 热力模拟实验
  • 3.1.2 轧制与挤压
  • 3.2 变形参数的作用
  • 3.2.1 真应力—真应变曲线
  • 3.2.2 Zener-Holloman系数
  • 3.2.3 变形过程中的组织演变
  • 3.3 变形过程中的孪生
  • 3.3.1 孪生的开始
  • 3.3.2 孪生形核与长大
  • 3.3.3 孪生的作用
  • 3.4 塑性加工ZK31+0.3Yb镁合金的组织与性能
  • 3.5本章小结
  • 第4章 Yb对ZK31镁合金组织和力学性能的影响
  • 4.1 实验过程
  • 4.1.1 熔炼与铸造
  • 4.1.2 热处理
  • 4.1.3 检测方法
  • 4.2 Yb对铸态ZK31镁合金组织的影响
  • 4.2.1 铸态组织的改变
  • 4.2.2 铸态组织中的化合物
  • 4.3 Yb对ZK31镁合金力学性能的影响
  • 4.3.1 热处理工艺研究
  • 4.3.2 Yb含量对力学性能的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕土期间主要研究成果目录

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