变形速率对镁合金变形行为的影响及退孪生的研究

摘要

在密排六方金属的塑性变形过程中，形变孪晶是一种非常重要的塑性变形机制且对合金的力学性能影响很大。因此，本文以Mg-Gd-Y-Zr和AZ31合金为基础，研究不同速率对镁合金变形行为的影响及退火对镁合金退孪生的影响。
　　Mg-10Gd-3Y-0.3Zr在25℃、150℃和175℃进行不同变形速率的压缩变形，试验结果表明，175℃压缩速率从1mm/min降低到0.01mm/min，抗压强度并没有降低，反而从317 MPa增强到418 MPa，溶质原子有足够的时间偏析到形变孪晶界处，钉扎住孪晶界并阻碍了其运动，孪晶略微变细，强度增强。25℃压缩变形没有出现溶质原子对孪晶的钉扎作用，150℃压缩变形的钉扎作用小于175℃。压缩变形过程中织构逐渐增强，初始随机分布的晶粒取向并逐渐平行于压缩方向。镁合金在高温压缩变形过程中出现了稳态塑性失稳现象。
　　热轧AZ31在室温下沿横向(TD)预压缩后进行不同的退火工艺再沿垂直方向(ND）方向压缩试验结果表明:不同方向压缩呈现出不同的力学性能和组织。预压缩AZ31镁合金在退火后退孪晶屈服强度都明显的提高了20 MPa，未退火处理试样在变形早期就可以完全发生退孪晶，经过退火处理后可以推迟退孪晶的发生。沿TD方向预压缩量小的试样最先结束沿ND方向的退孪生并且加工硬化过程也较早地结束。孪晶-退孪生可以使合金恢复到初始织构。
　　对5％预压缩变形的Mg-10Gd-3Y-0.3Z和Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金经退火处理反向拉伸。实验结果表明:经压缩变形Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金产生的孪晶数量高于Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金，但抗压强度和屈服强度均低于Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金。Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金先压缩5％的形变量再拉伸不能形成退孪生，而Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金却能发生退孪生，并且经200℃退火3h后退孪生的强度提高了20 MPa且组织里的退孪晶数量高于不退火处理的退孪晶数量。Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金压缩变形后形成的孪晶多数为{1012}孪晶，而Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金压缩变形存在其他类型的孪晶。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 镁合金的特点及发展

1．2．1 镁合金的特点

1．2．2 稀土镁合金的发展

1．3 镁合金的变形机制

1．3．1 镁合金的滑移

1．3．2 镁合金的孪生

1．3．3 影响镁合金孪生的因素

1．4 镁合金的强韧化机制

1．5 镁合金的形变织构

1．5．1 镁合金常见织构类型

1．5．2 织构对镁合金力学性能的影响

1．5．3 稀土元素对镁合金织构的影响

1．6 本文研究的主要内容和研究意义

1．6．1 本文研究的意义

1．6．2 本文研究的主要内容

2 实验材料与方法

2．1 镁合金的制备

2．2 镁合金的热处理

2．2．1 Mg-Gd-Y-Zr合金的均匀化处理

2．2．1 合金的退火处理

2．3 合金的变形

2．3．1 变形温度和速率对孪生的控制

2．3．2 AZ31镁合金的热轧和退火处理

2．3．3 镁合金的退孪晶

2．4 力学性能测试

2．4．1 压缩性能测试

2．4．2 拉伸性能测试

2．4．3 硬度测试

2．5 组织分析

2．5．1 金相组织分析

2．5．2 EBSD分析

2．5．3 TEM分析

2．5．4 X射线衍射

3 不同温度和速率对镁合金组织和力学性能的影响

3．1 引言

3．2 Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金的固溶处理

3．3 高温下不同速率的应力-应变曲线

3．4 高温下不同速率的组织分析

3．5 织构与取向分析

3．6 压缩过程中的塑性失稳现象

3．6．1 塑性失稳现象

3．6．2 速度和温度对失稳现象的影响

3．6．3 塑性失稳现象的分析

3．7 本章小结

4 退火处理对AZ31镁合金退孪晶的影响

4．1 引言

4．2 退火温度对热轧AZ31金相组织和力学性能的影响

4．2．1 AZ31热轧

4．2．2 退火温度对热轧AZ31金相组织的影响

4．2．3 不同退火温度对对AZ31力学性能的影响

4．2．4 热轧镁合金400℃退火的组织

4．3 RD、TD、ND方向的力学性能和组织

4．3．1 不同方向的力学性能

4．3．2 沿TD方向压缩不同变形量

4．3．3 沿ND方向压缩不同变形量

4．4 退火对退孪晶力学性能的影响

4．4．1 退孪生过程的应力-应变曲线

4．4．2 退孪生对塑性变形加工硬化的作用

4．4．3 退孪生对试样最终压缩率的影响

4．5 退火处理对退孪晶组织的影响

4．5．1 不进行退火处理的退孪晶组织

4．5．2 退火处理后的退孪晶组织

4．5．3 孪晶-退孪晶过程的XRD

4．6 本章小结

5 Mg-Gd-Y-Zr合金退孪晶的研究

5．1 引言

5．2 不同稀土含量镁合金的组织和力学性能

5．3 Mg-10Gd-3Y-0.3Zr镁合金退孪晶的研究

5．4 Mg-2Gd-2Y-0.3Zr镁合金退孪晶的研究

5．5 两种不同成分的取向分析

5．6 本章小结

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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