稀土Er对ZK60镁合金热压缩流变行为及组织结构的影响

摘要

本论文研究了稀土元素铒(Er)对ZK60镁合金的热压缩流变行为及其组织结构的影响，为ZK60-RE系镁合金的开发提供了有用的实验资料和一定的理论依据。 本文采用Gleeble-1500D热/力模拟材料试验机，研究了ZK60和ZK60-1 Er镁合金热压缩流变行为，然后通过金相、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等实验手段对ZK60合金和ZK60-1Er合金热压缩变形前后的组织结构进行了研究，确定合金中相的形貌、组成和结构，探讨Er对ZK60镁合金热压缩流变行为的影响。 研究结果表明：变形温度和应变速率是影响合金热压缩流变行为的两个重要因素。在相同的热压缩变形条件下，ZK60-1Er合金的真应力和变形激活能Q明显高于ZK60合金；并且变形温度对合金变形激活能Q值的影响大于应变速率对其的影响。 变形后的ZK60合金主要由基体α-(Mg)相，MgZn<,2>相以及较低变形温度下(150℃和250℃)动态析出的Mg<,2>Zn<,3>相组成。 热压缩变形后的 ZK60-1Er合金除了含有基体α-(Mg)相和较低变形温度下(150℃和250℃)动态析出的Mg<,2>Zn<,3>相外，还含有以下两种稀土合金相：第一种为W<,Er>(Mg<,3>Zn<,3>Er<,2>)相，属于面心立方结构，具有两种不同的形态，分别是凝固过程中形成的，热压缩变形后为大小不同、形状各异的碎片状，以及热压缩过程中析出的长200～500nm，长宽比约为5：1的条状；第二种为I<,Er>(Mg<,3>Zn<,6>Er<,1>)相，属于二十面体准晶结构，呈现不规则的颗粒状。W<,Er>(Mg<,3>Zn<,3>Er<,2>)相在实验温度范围中稳定存在，I<,Er>(Mg<,3>Zn<,6>Er<,1>)相在450℃已发生溶解。 在热压缩流变过程中，ZK60-1Er合金中适当大小的稀土相会促进合金基体发生动态再结晶，增加再结晶晶粒的形核率，从而得到细小的再结晶组织，并且稀土相对合金位错运动和晶界迁移起到一定的阻碍作用。所以Er元素的添加提高了ZK60合金在热压缩过程中的流变应力，增大了变形激活能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1镁合金的特性及用途

1.2 ZK60合金的研究现状

1.2.1 ZK60合金的发展历史及其应用

1.2.2 ZK60合金力学性能研究现状

1.2.3 ZK60合金的组织研究现状

1.3稀土元素对ZK60合金影响的研究

1.3.1稀土元素在镁合金中的作用

1.3.2稀土元素对ZK60合金性能的影响

1.3.3稀土元素对ZK60合金组织的影响

1.4课题的意义及其主要研究内容

1.4.1课题的目的

1.4.2课题的意义

1.4.3课题的主要研究内容

第二章实验材料和方法

2.1样品的制备

2.1.1熔炼

2.1.2原料的化学成分及合金成分控制

2.2合金的热/力模拟

2.3合金的形貌观察与显微分析

2.3.1金相观察

2.3.2扫描电镜(SEM)

2.3.3 X-射线衍射分析(XRD)

2.3.4透射电子显微分析(TEM)

第三章Er对ZK60合金热压缩流变行为的影响

3.1 ZK60和ZK60-1Er合金的真应力—应变曲线

3.2 ZK60和ZK60-1Er合金的高温塑性变形的Zener-Hollomon本构关系

3.3小结

第四章Er对热压缩ZK60合金组织结构的影响

4.1热压缩变形前ZK60和ZK60-1Er合金的组织形态

4.2热压缩变形后ZK60和ZK60-1Er合金的组织形态

4.2.1金相观察

4.2.2 SEM观察

4.3 Er对ZK60合金相的影响

4.3.1 ZK60合金相的组成

4.3.2 ZK60-1Er合金相的X-射线衍射(XRD)分析

4.3.3 ZK60-1Er合金相的透射电镜(TEM)分析

4.4添加Er后ZK60合金中稀土相对热压缩流变行为影响的探讨

4.5小结

全文结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文