轧制变形及退火处理对Mg-0.6wt%Zr合金微观组织和性能的影响

摘要

本文以镁基阻尼材料Mg-0.6wt％Zr合金为研究对象,采用单向和交叉轧制两种工艺对其进行轧制和退火处理,获得原始组织和初始织构不同的板材样品。沿板材轧向(RD)、横向(TD)以及在板平面内与轧向成45°(RD-45°)三个方向取样,采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、电子拉伸机以及动态热分析仪等手段研究了Mg-0.6wt％Zr合金微观组织、力学及阻尼性能的变化规律;利用X射线衍射、电子背散射衍射技术测量了板材的宏微观织构,分析了板材强度的各向异性,结果表明:
　　 热轧过程中,Mg-0.6wt％Zr合金板材不同部分的动态再结晶程度不同。单向轧制态的抗拉强度和屈服强度高于交叉轧制态的,而塑性略低于后者。对于两种工艺制备的热轧板材,均为TD方向抗拉强度和屈服强度最高,RD-45°方向次之,RD方向强度最低,表现出明显的各向异性。热轧过程中形成的大量位错缠结在一起,造成可动位错密度严重降低;在轧制过程中,由于动态再结晶不完全,出现了亚晶界,亚晶界对位错“弓出”会产生阻碍作用。
　　 热轧板材经350°C×2小时退火处理后,板材强度较热轧态有所降低,而伸长率略有提高,其原因在于退火处理消除了加工硬化。退火后,单向轧制板材的抗拉强度和屈服强度依然优于交叉轧制的。退火板材的强度各向异性与热轧板材类似,依然是TD方向强度最高,RD方向最低,但其各向异性程度较热轧板材有所降低。由于退火消除了大部分轧制变形所产生的位错缠结和位错网络,可动位错密度提高,退火板材的阻尼性能得到提高。
　　 宏微观织构测量结果表明两种工艺条件下热轧和退火Mg-0.6wt％合金板材均具有强的{0001}基面织构。考虑镁合金最常见的基面滑移塑性变形机制以及晶体取向分布即织构,结合微观晶体塑性理论,研究了导致板材强度各向异性的微观机理,定性解释了退火板材强度的各向异性。
　　 本文感谢国家自然科学基金面上项目(No.51074186)“织构平衡优化镁合金强度与阻尼性能机理研究”的资助。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 镁合金的强化方法和强化机制

1.2.1 固溶强化

1.2.2 弥散强化

1.2.3 复合强化

1.2.4 细晶强化

1.2.5 形变强化

1.3 阻尼的描述和测量技术

1.3.1 阻尼的概念

1.3.2 阻尼测量仪器

1.4 镁及镁合金的阻尼机制以及研究进展

1.4.1 纯镁以及镁合金的阻尼性能

1.4.2 纯镁以及镁合金的阻尼机制

1.5 镁基合金阻尼性能的影响因素

1.5.1 合金元素对阻尼性能的影响

1.5.2 晶粒取向对阻尼性能的影响

1.5.3 冷加工形变量对阻尼性能的影响

1.5.4 热处理对阻尼性能的影响

1.5.5 测试条件对阻尼性能的影响

1.6 镁基合金的织构

1.6.1 织构的定义

1.6.2 织构的描述方法

1.6.3 金属以及镁合金的常见织构

1.7 本论文的研究目的、意义和内容

第二章 实验过程

2.1 实验材料

2.2 实验技术路线

2.3 熔炼与铸造

2.3.1 熔炼准备工作

2.3.2 熔炼保护

2.3.3 熔炼工艺

2.4 铸件的均匀化处理

2.5 热轧工艺

2.6 热轧以后的退火处理

2.7 组织分析和性能检测

2.7.1 显微组织的观察

2.7.2 织构的分析

2.7.3 力学性能检测

2.7.4 阻尼性能检测

第三章 不同轧制变形对Mg-0.6wt%Zr合金的组织和性能的影响

3.1 Mg-0.6wt%阻尼合金的轧制工艺

3.1.1 Mg-0.6wt%阻尼合金的热轧

3.1.2 Mg-0.6wt%Zr阻尼合金的轧制方式

3.2 Mg-0.6wt%Zr热轧过程中的组织变化

3.3 经不同轧制方式变形后Mg-0.6wt%Zr力学性能的变化

3.4 本章小结

第四章 退火处理对Mg-0.6%wtZr合金微观组织和性能的影响

4.1 退火处理对热轧态Mg-0.6wt%Zr合金显微组织的影响

4.2 退火处理对热轧态Mg-0.6wt%Zr合金力学性能的影响

4.3 退火处理后Mg-0.6wt%Zr合金阻尼性能的表现

4.3.1 应变-阻尼行为

4.3.2 退火处理对Mg-0.6wt%Zr合金阻尼性能的影响

4.3.3 不同的变形量对Mg-0.6wt%Zr合金阻尼性能的影响

4.3.4 孪晶对Mg-0.6wt%Zr合金阻尼性能的影响

4.4 本章小结

第五章 退火态Mg-0.6wt%Zr合金板材织构及其对强度各向异性的影响

5.1 热轧态Mg-0.6wt%Zr合金组织和织构

5.2 Mg-0.6wt%Zr合金退火板材织构及其对强度各向异性的影响

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果