發(fā)布時間：2020-06-10 02:32

【摘要】：作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,鎂及鎂合金在汽車、航空航天、電子通訊及國防等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景,被譽為“21世紀(jì)最具發(fā)展的綠色工程材料”。Mg-Sn系合金由于具有良好的抗蠕變性能和優(yōu)異的沉淀強化效應(yīng)使得其在開發(fā)高強韌變形鎂合金方面具有極大潛力。當(dāng)在Mg-Sn系合金中加入適量的Zn和Al元素之后,不僅可以提高Mg_2Sn的析出動力,而且也可以細化Mg_2Sn析出相并使其均勻分布,從而制備出優(yōu)異的Mg-Sn-Zn-Al合金。本文采用常規(guī)鑄造方法制備Mg-8Sn-2Zn-2 wt.%Al(TZA822)合金,研究了熱擠壓以及合金的初始組織(晶粒尺寸和第二相體積分?jǐn)?shù))對TZA822合金顯微組織、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,對擠壓態(tài)TZA822合金進行高溫?zé)釅嚎s實驗,研究了合金熱變形行為。同時基于動態(tài)材料模型(DMM)和材料不可逆熱力學(xué)原理,繪制了擠壓態(tài)TZA822合金在不同應(yīng)變(0.1~0.7)下的熱加工圖,確定了其最佳熱加工工藝參數(shù)。此外,結(jié)合擠壓態(tài)TZA822合金在不同變形條件下的微觀組織演變規(guī)律,確定了其動態(tài)再結(jié)晶機制。研究結(jié)果表明:鑄態(tài)TZA822合金展現(xiàn)了典型的樹枝晶結(jié)構(gòu),主要由?-Mg基體、及呈彌散和塊狀分布的Mg_2Sn相組成,其平均二次枝晶間距為30.1?m。經(jīng)擠壓后,合金展現(xiàn)了典型的雙峰組織,主要由動態(tài)再結(jié)晶晶粒和破碎的第二相形成的擠壓條帶組成,合金的平均晶粒尺寸為4.7μm,且表現(xiàn)出典型的基面纖維織構(gòu)。擠壓態(tài)與鑄態(tài)TZA822合金相比,拉伸屈服強度(TYS)由116 MPa提高到182 MPa,抗拉強度(UTS)由158 MPa提高到226 MPa,伸長率(EL)達到17.9%。擠壓態(tài)合金力學(xué)性能提高是晶界強化,織構(gòu)強化和沉淀強化共同作用的結(jié)果。研究微納米Mg_2Sn顆粒對擠壓態(tài)TZA822合金強化效應(yīng)的影響時發(fā)現(xiàn):相比于TZA822-AC合金,TZA822-HT合金展現(xiàn)了更細小的晶粒、更均勻的組織以及更弱的基面織構(gòu)。擠壓前TZA822合金中微米粒子數(shù)量的減少,引起了合金擠壓之后基面上納米Mg_2Sn析出相形貌由棒狀變?yōu)榍驙�。相比于棒狀Mg_2Sn析出相,球狀析出相提供了一個顯著的強化效應(yīng),這主要歸功于球狀析出相較為細小且均勻分布,能夠更有效的阻礙基面位錯滑移。結(jié)果,TZA822-HT合金具有高的TYS(245 MPa),UTS(320 MPa),EL(26.5%),較低的屈服不對性(R=0.96)及更高的加工硬化率。擠壓態(tài)TZA822合金高溫?zé)釅嚎s研究結(jié)果表明:熱變形條件對合金的流變應(yīng)力有較大影響,即流變應(yīng)力隨著變形溫度的降低和應(yīng)變速率的增加而增大。通過本構(gòu)方程得到了擠壓態(tài)TZA822合金的平均激活能(Q)和應(yīng)力指數(shù)(n)的值分別為189.5 kJ/mol和6.45,表明了位錯交滑移為其主要變形機制。擠壓態(tài)TZA822合金的最佳熱加工參數(shù)為:350 ~oC/0.01 s~(-1)和350 ~oC/10 s~(-1)。合金的失穩(wěn)區(qū)域為:200-250~oC/10 s~(-1),且失穩(wěn)機制為孿生和局部流變。此外,EBSD和TEM測試結(jié)果表明具有亞晶旋轉(zhuǎn)特征的連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(CDRX)是變形條件在350 ~oC/0.01 s~(-1)下的主要動態(tài)再結(jié)晶機制。而CDRX和具有晶界弓出特征的非連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(DDRX)能夠同時發(fā)生在變形條件350~oC/10 s~(-1)下。
【圖文】：

圖 1-1 鎂合金主要滑移面[21]Fig. 1-1 Main gliding planes of Mg alloys[21].表 1-1 鎂及鎂合金的獨立滑移系[22]Table 1-1 The independent slip system in Mg and its alloys[22]滑移系 滑移面 滑移方向 獨立滑移系數(shù)柱面<a>滑移 基面<a>滑移 錐面<a>滑移 錐面<c+a>滑移

LTDRX機制示意圖
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

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本文編號：2705643