ZK60-0.4％Y-0.08%Gd合金轧制和退火板材微观组织、力学及阻尼性能的研究

摘要

本文以ZK60-0.4％Y-0.18％Gd镁合金为研究对象，采用单向轧制和交叉轧制两种工艺对合金进行了420℃下的热轧，并对部分轧制板材进行了400℃×1h退火处理，获得了四种状态的合金板材。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等实验仪器和技术手段，测试分析了不同状态合金板材的微观组织;利用电子拉伸机和动态热分析仪，测试了四种状态合金板材轧制平面上与轧向成0°、22.5°、45°、67.5°和90°5个方向上的室温力学性能和阻尼性能;利用EBSD技术测得退火态合金的微观织构，结合晶体学知识，讨论了织构对退火态合金板材力学与阻尼性能各向异性的影响，结果表明:
　　1.轧制变形过程中，合金均发生了动态再结晶，晶粒明显细化，合金中位错缠结严重，大量孪晶生成，原本连续分布的第二相破碎;经过退火处理以后，晶粒变为等轴晶，部分第二相溶于基体，孪晶基本消失，位错缠结现象也得以消除。与单向轧制退火板材相比，交叉轧制退火板材其晶粒更均匀、细小。
　　2.交叉轧制板材对应5个方向的强度均高于单向轧制板材，同时交叉轧制板材不同方向上力学性能基本表现为各向同性，而单向轧制板材中各向异性明显;与轧制态相比，退火态合金强度都有所下降，交叉退火板材强度降幅明显，强度整体要低于单向轧制退火板材;板材力学性能各向异性与合金取向密切相关，结合晶体学塑性理论知识，计算了镁合金单向拉伸应力状态下{0001}<11-20>基面滑移和{10-10}<11-20>棱柱面滑移的取向因子。考虑基面滑移和棱柱面滑移的难易程度差异和两滑移系在不同方向上所占比重不同，可以定性地解释单向退火态合金板材屈服强度的各向异性，而交叉轧制退火板材力学性能则表现出各向同性。
　　3.单向和交叉轧制板材的应变振幅—阻尼性能曲线中都出现了阻尼平台，经退火以后，应变无关阻尼和应变相关阻尼都高于轧制态合金，阻尼平台消失，交叉轧制态和退火态合金阻尼性能近似各向同性，而单向轧制态和退火态合金表现出明显的各向异性。根据G-L模型和G-L曲线图计算与取向相关的C1、C2值，并结合{0001}<11-20>基面滑移上的Schmid因子，发现单向轧制退火板材应变相关阻尼值沿RD、RD-45°和TD方向随C1、C2值和Schmid因子减小而减小，交叉轧制退火板材不同方向的C1、C2值和Schmid因子相差不大，阻尼值也近似为各向同性。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 镁合金塑性变形

1．2．1 镁合金塑性变形机理

1．2．2 镁合金轧制工艺

1．3 镁合金织构

1．3．1 镁合金中的主要织构

1．3．2 织构对镁合金的影响

1．3．3 EBSD在镁合金中的应用

1．4 镁合金阻尼性能

1．4．1 材料阻尼性能的表征与测定

1．4．2 镁及镁合金的阻尼特点

1．4．3 影响镁合金阻尼性能的因素

1．5 ZK60镁合金的研究进展

1．6 课题研究目的及意义

2 实验内容与方法

2．1 工艺流程图

2．2 实验材料

2．3 轧制与热处理工艺

2．4 性能检测

2．4．1 力学性能

2．4．2 阻尼性能

2．5 微观组织结构观察

2．5．1 光学显微组织观察(OM)

2．5．2 扫描电子显微镜观察(SEM／EDS)

2．5．3 X-射线衍射分析(XRD)

2．5．4 透射电镜表征(TEM)

2．5．5 电子背散射衍射分析(EBSD)

3 不同轧制变形对合金组织与性能的影响

3．1 不同轧制变形下合金的显微组织演变

3．1．1 锻造态合金的显微组织

3．1．2 轧制变形下合金的显微组织演变

3．2 不同轧制变形下合金的性能变化

3．2．1 不同轧制变形对合金力学性能的影响

3．2．2 不同轧制变形对合金阻尼性能的影响

3．3 本章小结

4 热处理对合金组织与性能的影响

4．1 热处理下合金的微观组织演变

4．2 热处理后合金的性能变化

4．2．1 热处理对合金力学性能的影响

4．2．2 热处理对合金阻尼性能的影响

4．3 本章小结

5 退火态合金织构对力学性能与阻尼性能各向异性的影响

5．1 退火态合金组织与织构特征

5．2 合金织构与力学性能各向异性的关联

5．2．1 单晶镁合金力学性能各向异性特征

5．2．2 多晶镁合金织构与力学性能各向异性

5．3 合金织构与阻尼性能各向异性的关联

5．3．1 单晶镁合金阻尼性能各向异性特征

5．3．2 多晶镁合金织构与阻尼各向异性

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果