预时效对稀土镁合金热变形组织和力学性能的影响

摘要

镁合金因其特殊的优良性能引起了人们的广泛关注。密排六方结构的镁合金，室温可动滑移系少，室温塑性差。为提升镁合金的室温力学性能，本文提出预时效和压缩相结合的新加工工艺，旨在利用第二相粒子与再结晶相互作用来细化晶粒和控制织构，从而实现镁合金强韧化。本课题利用光学显微镜观察变形前后及退火过程中镁合金的显微组织演化，利用扫描电镜观测了第二相粒子形貌和分布状况，利用电子背散射衍射技术研究变形过程中镁合金的微观织构及变形机理，并通过显微硬度和室温拉伸实验测试了变形前后的力学性能。
　　对固溶态和时效态Mg-8Y-2Nd合金在不同温度以1s-1的速度进行单向压缩，随着变形温度的升高，流变应力逐渐降低，但时效态流变应力始终高于固溶态。温度对Mg-8Y-2Nd合金动态再结晶行为有重要影响。随着温度的升高，动态再结晶的进程加快。在相同的变形温度下，时效态样品压缩后的动态再结晶体积分数高于固溶态压缩样，且时效态变形后室温力学性能明显优于固溶态压缩样。在793 K变形后时效态的力学性能提升最为明显，其强度达220 MPa，较固溶态试样变形前提高了近一倍，伸长率高达18％，提高了近三倍。在793 K下对Mg-8Y-2Nd合金进行不同程度的变形发现，固溶态试样在变形初期主要以项链状再结晶为主，变形过程中的动态析出主要集中在动态再结晶区域，析出相阻碍了动态再结晶晶粒的长大。而时效态试样在变形初期大量析出相阻碍了位错的运动，并促进非基面滑移，原始晶粒被变形带分割细化，随后变形带内的再结晶使得动态再结晶体积分数迅速增大。析出相在变形后被碎化，均匀分布在整个组织中。变形后织构强度大幅下降，动态再结晶晶粒取向随机。固溶态织构由原始的24.5降为8.9，但{0001}面与压缩方向垂直;而时效态织构强度仅为3.9，织构取向随机。两者织构的差异主要是因为其再结晶体积分数的不同导致的。织构取决于动态再结晶体积分数而非动态再结晶。
　　对固溶态和时效态Mg-2.7Nd-0.5Zn-0.8Zr合金在不同温度下1s-1的速度进行单向压缩，随变形温度的升高，合金动态再结晶体积分数加快，时效态动态再结晶优于固溶态，动态再结晶体积分数比固溶态大，当升高温度至793K时，两种状态压缩样均再结晶完全。变形后，两种状态压缩样强度随温度的升高而下降，伸长率反之。在相同的变形温度下，时效态抗拉强度高于固溶态压缩样，随变形温度的升高强度差值减小。变形后时效态伸长率高于固溶态。对723K压缩后的样品在673K退火不同时间。固溶态样品退火1h后得到稳定的再结晶组织，且其再结晶晶粒尺寸在退火1h前小于时效态压缩样，退火1h后，固溶态样品晶粒快速长大，晶粒尺寸大于相同退火条件下的时效态压缩样。固溶态退火30min时得到了最佳力学性能，其强度为210MPa，伸长率18％，较退火前提升了近3倍。时效态退火5min后就得到了稳定的再结晶组织和最优力学性能，强度为215MPa，伸长率为20％，较退火前提升了近2倍。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 晶粒细化

1．2．1 剧烈塑性变形(SPD)

1．2．2 第二相粒子

1．3 织构控制

1．3．1 SPD对织构的影响

1．3．2 稀土元素对织构的影响

1．4 动态再结晶

1．4．1 动态再结晶的类型

1．4．2 影响动态再结晶的因素

1．5 研究背景及意义

2 实验过程及方法

2．1 实验方案设计

2．2 实验材料

2．3 实验方法

2．3．1 单向压缩实验

2．3．2 退火实验

2．4 组织观察及性能检测

2．4．1 金相显微组织观察

2．4．2 SEM观察

2．4．3 TEM实验

2．4．4 EBSD分析

2．4．5 室温拉伸实验

2．4．6 硬度测试

3 预时效对Mg-8Y-2Nd合金组织和力学性能的影响

3．1 Mg-8Y-2Nd合金单向压缩真应力-真应变曲线

3．2 预时效对单向压缩Mg-8Y-2Nd合金显微组织的影响

3．3 预时效对单向压缩Mg-8Y-2Nd合金力学性能的影响

3．4 793K变形时预时效对Mg-8Y-2Nd合金动态再结晶行为的影响

3．4．1 不同变形程度显微组织

3．4．2 析出相形貌

3．4．3 EBSD分析

3．4．4 预时效对热压缩镁合金微观织构的影响

3．5 本章小结

4 预时效对Mg-2．7Nd-0．5Zn-0．8Zr合金组织和力学性能及后续退火性能的影响

4．1 Mg-2．7Nd-0．5Zn-0．8Zr合金单向压缩真应力-真应变曲线

4．2 预时效对单向压缩Mg-2．7Nd-0．5Zn-0．8Zr合金显微组织的影响

4．3 预时效对单向压缩Mg-2．7Nd-0．5Zn-0．8Zr合金力学性能的影响

4．4 退火条件对不同状态Mg-2．7Nd-0．5Zn-0．8Zr合金的影响

4．4．1 退火后的显微组织

4．4．2 退火后的力学性能

4．5 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢