【摘要】：鎂及鎂合金作為目前最輕的一種綠色金屬工程材料,其優(yōu)異性能在航空航天、汽車工業(yè)和電子電工等領(lǐng)域中得到普遍認(rèn)可。但鎂及鎂合金屬于難變形材料,限制其應(yīng)用。細(xì)化晶粒是能有效改善鎂及鎂合金材料強(qiáng)度和塑韌性優(yōu)先考慮的手段之一,而等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)是一種能制備出大塊狀亞微米級甚至納米級超細(xì)晶組織最有應(yīng)用潛質(zhì)的大塑性變形工藝。因鎂及鎂合金室溫成型性差,故ECAP變形鎂及鎂合金常在較高溫度下進(jìn)行,而高溫下變形易使晶粒長大明顯削弱細(xì)化效果。本課題組提出一種包套的方式,已進(jìn)行了純鎂室溫多道次包套ECAP變形。在此基礎(chǔ)上,本文為了更有效細(xì)化晶粒,優(yōu)化該方式探索出更低溫度下ECAP變形,實現(xiàn)了冰水條件下多道次包套ECAP變形。探討了三種初始組織態(tài)(鑄態(tài)退火態(tài)、擠壓未退火態(tài)和擠壓退火態(tài))純鎂冰水條件下ECAP變形后的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的變化;進(jìn)一步增加擠壓道次,更加系統(tǒng)地研究冰水條件下擠壓未退火態(tài)純鎂ECAP變形后晶粒細(xì)化效果、組織結(jié)構(gòu)演變和力學(xué)行為;同時,對4道次ECAP變形擠壓未退火態(tài)純鎂在不同溫度和應(yīng)變速率下進(jìn)行中高溫拉伸實驗。闡述了不同變形條件下純鎂變形機(jī)制、微觀組織結(jié)構(gòu)演變規(guī)律及其與力學(xué)性能之間的聯(lián)系。研究結(jié)果表明:三種初始組織態(tài)純鎂冰水條件下ECAP變形后晶粒均顯著細(xì)化。1道次變形后,主要通過機(jī)械剪切碎化和部分晶粒發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶使晶粒細(xì)化。鑄態(tài)退火態(tài)純鎂變形后呈現(xiàn)明顯粗細(xì)晶粒共存的組織。擠壓未退火態(tài)純鎂和擠壓退火態(tài)純鎂變形后微觀組織形貌相似,晶粒細(xì)化但不均勻,短小狹長,存在細(xì)長等軸細(xì)晶粒帶。4道次變形后,鑄態(tài)退火態(tài)純鎂的晶粒細(xì)化程度最大,組織最為均勻,平均晶粒尺寸為2.283μm,細(xì)化后的晶粒內(nèi)部也很難發(fā)生孿生。隨道次增加,織構(gòu)強(qiáng)度減弱,基面織構(gòu)成分增多。三種初始組織態(tài)純鎂ECAP變形后,顯微硬度總的變化趨勢相類似,相比初始組織,隨道次增加,顯微硬度分布范圍先增大后減小,平均顯微硬度值先增大后減小。4道次變形后,擠壓未退火態(tài)純鎂的綜合力學(xué)性能最佳,屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、最大應(yīng)變量分別達(dá)到1OIMPa,131MPa,0.194。擠壓未退火態(tài)純鎂隨道次增加,晶粒尺寸更加細(xì)小,組織更加均勻;8道次變形后,平均晶粒尺寸細(xì)化至約1μm。{1012}8°e1210拉伸孿晶界比例隨道次變化最顯著,且逐漸降低。2道次變形之后,在{0001}極圖上出現(xiàn)P和Y新的纖維織構(gòu)組分,分別對應(yīng)a{1010}1120柱面滑移和a{1101}1120錐面滑移。擠壓未退火態(tài)純鎂經(jīng)ECAP變形后的屈服強(qiáng)度隨晶粒尺寸變小,先增加后減少;斷后伸長率也是先增加后減小,出現(xiàn)反Ha11-Petch現(xiàn)象。不同道次變形后純鎂拉伸變形過程,當(dāng)平均晶粒尺寸大于臨界尺寸,變形初期由孿生主導(dǎo)變形;當(dāng)平均晶粒尺寸小于臨界尺寸,位錯滑移主導(dǎo)變形。擠壓未退火態(tài)純鎂4道次ECAP變形后,在應(yīng)變速率為3.33 × 10-4s-1,溫度為200℃拉伸時,斷裂伸長率最大達(dá)到98.3%。此外,隨拉伸溫度升高和應(yīng)變速率增大,基面織構(gòu)沒有消失反而強(qiáng)度增強(qiáng),并且傾斜基面織構(gòu)取向也逐漸平行于拉伸方向。對純鎂的中高溫拉伸變形的本構(gòu)關(guān)系研究中得到細(xì)晶純鎂高溫變形主導(dǎo)機(jī)制是位錯運動。
【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;TG379

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本文編號：2763848