第二相对AZ61镁合金热变形组织的影响

摘要

镁合金因其密度小，且具有许多优异的使用性能，从其发现至今就得到人们的普遍关注。其中变形镁合金因其自身良好的综合性能能够在诸多领域得到应用，成为镁合金研究中的一个重要方向。镁铝系镁合金因其具有比较好的力学性能，成为实际应用中最普遍的一种变形镁合金，然而其塑性和热成形性不足的缺点使其在实际生产中的应用受到了很大限制。目前改善变形镁合金塑性成形性能的主要方法是添加合金元素。
　　前期试验结果表明，通过复合添加锰和富铈混合稀土，能够提高AZ61镁合金的热挤压成型性能，使镁合金的组织均匀性以及变形后合金的力学及耐腐蚀性能都得到不同程度的改善。本文在前人研究的基础上，通过Gleeble热模拟实验机模拟镁合金热变形过程，使用X射线衍射分析仪、金相显微镜、透射电镜、扫描电镜及能谱分析仪等仪器进行分析。从第二相的角度出发，研究了Mn和RE的复合添加对AZ61镁合金热变形组织的影响规律及其作用机理，现得到如下结论：
　　添加Mn和RE后，AZ61镁合金中的镁铝相得到细化，由连续的网状转变呈弥散分布，同时生成了Al11Ce3、Al10RE2Mn7等高温相，这些第二相弥散分布在晶粒内和晶界处，提高了合金的强度和组织均匀性，同时对铸态晶粒也起到了一定的细化作用。
　　利用等温压缩试验的方法，研究了Mn和RE元素的添加对AZ61镁合金在应变速率为0.1s-1、1s-1，变形温度为523K、623K和723K条件下的热变形行为的影响规律。与原始AZ61镁合金相比，添加合金元素后合金的变形抗力显著降低，相同变形条件下的加工硬化率也有很大幅度的下降，从加工硬化率曲线的转变点可判断动态再结晶发生的临界点提前，说明Mn和RE的添加提高了AZ61镁合金的热变形性能。
　　镁合金在低温变形时，基面滑移和机械孪晶协调变形是其主要的变形机制，Mn和RE的加入形成的第二相能够促使孪晶在较小的变形量出现，有助于提前释放变形过程中产生的应力集中，而且在孪晶界附近的高位错区也能够促进动态再结晶的发生，提高了镁合金在低温下的变形协调性。
　　随着温度升高，动态再结晶逐渐成为变形过程中的主要软化机制，Mn及RE元素的加入及其形成的第二相能够促使机械孪晶在变形初期的产生，并能细化孪晶，同时在变形后期能促进动态再结晶的发生，提高了再结晶组织的均匀性，从而使镁合金塑性变形能力得到提高。
　　随着变形量的增加，部分第二相发生再析出和回溶，这些第二相在变形过程中发生破碎和溶解，释放了变形过程中的部分应力集中，同时减少镁合金在大塑性变形过程中的开裂的可能，部分第二相在高的变形量下能够发生再析出，以利于细化晶粒并提高组织的均匀性，从而提高了合金的变形性能。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 镁及镁合金简介

1.3 镁合金主要的塑性变形机制

1.4 镁合金中第二相对变形机制的影响研究

1.5 本课题的研究意义与主要内容

2 试验方法及分析手段

2.1 技术路线

2.2 实验材料

2.3 热压缩模拟实验

2.4 主要分析方法

3 Mn和RE对AZ61中第二相的改变及热加工性能影响分析

3.1 引言

3.2 Mn和RE的添加对 AZ61中第二相的影响

3.3 Mn和RE的添加对 AZ61热变形性能的影响

3.4 加工硬化率

3.5 小结

4 第二相对AZ61镁合金热变形组织的影响分析

4.1 引言

4.2 组织取样

4.3 523K时第二相对AZ61镁合金热变形组织影响分析

4.4 623K时第二相对AZ61镁合金热变形组织影响分析

4.5 723K时第二相对AZ61镁合金热变形组织影响分析

4.6 小结

5 第二相对AZ61镁合金热变形机制影响分析

5.1 引言

5.2 镁合金热变形对合金中第二相的影响分析

5.3 第二相对AZ61镁合金变形机制影响分析

5.4 小结

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

个人简历

致谢