ECAP变形对AZ91镁合金及SiCp/AZ91镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

摘要

本文对挤压态AZ91镁合金和挤压态SiCp/AZ91复合材料进行了等通道角挤压变形（ECAP）。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）对变形后的材料进行了显微组织的观察；使用X射线衍射仪对挤压态AZ91镁合金和挤压态SiCp/AZ91复合材料中晶粒基面取向的变化进行了定性的分析；使用利用万能拉伸试验机对变形后的材料进行了室温和高温性能的测试；分析了复合材料高温变形的机制。
　　研究结果表明，挤压态AZ91镁合金经过ECAP变形后，组织基本都是直径较小的等轴状再结晶晶粒，晶粒得以细化。每道次应变量越大，晶粒细化的速率越高。在经过ECAP变形后，AZ91镁合金的屈服强度和抗拉强度随着ECAP道次的增多而降低，这主要是由于挤压态合金中基面织构被弱化导致。使用转角为90?模具变形合金的高温拉伸延伸率明显高于通过转角为135?的模具进行变形的合金，这主要是由于晶粒细化程度不同导致的。当拉伸温度为300?C，应变速率为1.67×10-3s-1时，4道次变形后AZ91镁合金延伸率可达565％，应变速率敏感指数为0.38。
　　由于颗粒的加入，导致挤压态SiCp/AZ91复合材料在进行ECAP时变形的不均匀，在颗粒附近和较为密集的区域，晶粒细化更加明显。由于变形量较小，所以颗粒在ECAP过程中并未发生明显的破碎。同时，由于颗粒的加入一方面加速了织构的弱化；另一方面导致了应力集中，这使复合材料最多只能进行4道次的变形，室温屈服强度和抗拉强度随着道次的增多而急剧下降。复合材料高温延伸率随着道次的增多而增大，在温度为400?C，应变速率为1.67×10-4s-1时，4道次变形后SiCp/AZ91镁合金延伸率可达130%，获得了高温超塑性。通过SEM观察结果可以得出SiCp/AZ91复合材料的高温变形机制仍然是晶界滑移机制，晶界在变形时发生了软化。但由于颗粒尺寸较大，基体的滑移受到颗粒的阻碍，变形不能够协调，导致了复合材料高温延伸率低于基体合金。

目录

ECAP变形对AZ91镁合金及SiCp/AZ91镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

EFFECT OF ECAP ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF AZ91 ALLOY AND SiCp/AZ91 COMPOSITE

摘要

Abstract

绪论

1.1 课题背景

1.2 强塑性变形（Severe Plasitc Deformation）

1.3 等通道角挤压（Equal channel angular pressing）

1.3.1 等通道角挤压对镁合金组织和性能的影响

1.3.2 等通道角挤压对金属基复合材料组织和性能的影响

1.4 超塑性

1.4.1 超塑性力学特征

1.4.2 超塑性机理

1.4.3 复合材料超塑性

1.5 本文主要研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 试验方案

2.2 试验材料及制备

2.2.1 试验材料

2.2.2 搅拌铸造

第3章 AZ91镁合金的ECAP变形

3.1 引言

3.2 显微组织

3.2.1 挤压态显微组织

3.2.2 挤压态合金ECAP变形后的显微组织观察

3.3 ECAP变形前后AZ91镁合金基面取向变化

3.4 ECAP变形对挤压态AZ91室温力学性能的影响

3.5 ECAP变形后AZ91镁合金的高温性能

3.5.1 ECAP后 AZ91的高温拉伸曲线

3.5.2 ECAP变形后AZ91镁合金的应变速率敏感指数

3.5.3 AZ91高温拉伸后的光学显微组织

3.6 本章小结

第4章 SiCP/AZ91镁基复合材料的ECAP变形

4.1 引言

4.2 显微组织

4.2.1 挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料显微组织

4.2.2 ECAP变形后SiCp/AZ91复合材料的显微组织

4.3 ECAP变形前后SiCp/AZ91基面取向变化

4.4 ECAP变形对挤压态SiCP/AZ91室温力学性能的影响

4.5 ECAP变形后SiCP/AZ91镁基复合材料的高温性能

4.5.1 ECAP后 SiCP/AZ91镁合金的高温拉伸曲线

4.5.2 高温拉伸断口分析

关于SiCp/AZ91镁基复合材料高温变形机理的讨论

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

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致谢