傳統(tǒng)Mg-Nd-Zn-Zr合金組織穩(wěn)定性差,承載強(qiáng)度低且韌性不足,為了改善合金的強(qiáng)度和塑性,對(duì)其進(jìn)行了固溶擠壓時(shí)效工藝的研究。本文對(duì)合金分別在530℃固溶1.5-24h,之后用光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）來觀察不同固溶時(shí)間下的合金內(nèi)部組織。隨后進(jìn)行擠壓時(shí)效處理,研究其內(nèi)部第二相對(duì)合金塑性變形產(chǎn)生的影響。在固溶完全后,分別在擠壓溫度250-400℃、擠壓比10.5、16的工藝下進(jìn)行擠壓,進(jìn)行了組織性能分析,通過EBSD和TEM分析擠壓工藝對(duì)合金變形后織構(gòu)和性能產(chǎn)生的影響。并進(jìn)行了工程化應(yīng)用。結(jié)果表明,Mg-Nd-Zn-Zr合金在鑄態(tài)下由α-Mg和Mg12Nd組成,530℃固溶9h后晶界處的共晶組織基本固溶完全,固溶后合金內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)Zr的偏聚區(qū),在固溶24h后會(huì)有α-Nd偏聚區(qū)的存在,晶粒長(zhǎng)大到60μm左右。固溶9h后300℃擠壓的合金具有較高的韌性,屈服達(dá)到170MPa,抗拉強(qiáng)度在240MPa左右,擠壓后晶粒尺寸在4μm左右,同時(shí)具有40%的延伸率。合金固溶24h后內(nèi)部晶粒較大,降低了合金變形后的性能。合金擠壓后的織構(gòu)較弱,織構(gòu)強(qiáng)度在2.7左右,同時(shí)擠壓后合金晶粒多處于軟取向的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Mg-Y-Zn合金中的14H型LPSO結(jié)構(gòu)[22]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-系合金而言，Zn的加入可以提高室溫拉伸性能和室溫壓縮性能[33]，期間會(huì)有一種準(zhǔn)二元相Mg3(Zn,Nd)和一種三元相Mg50Nd8Zn42析出。即Zn元素的加入對(duì)合金的室溫和高溫性能有很好的提升效果。同時(shí)Zn還能促進(jìn)析出相的析出，影響析出相的長(zhǎng)大，增加析出相的密度,從而提高合金的強(qiáng)度[34]。上海交通大學(xué)開發(fā)出的低成本的Mg-Nd-Zn-Zr合金，具有和AZ91合金相當(dāng)?shù)蔫T造性能，同時(shí)具有較高的高溫強(qiáng)和較好的耐腐蝕性能（圖1-2），時(shí)效后的析出相會(huì)提高合金的抗蠕變性能[35]。圖1-2NZ30K合金拉伸、蠕變及抗腐蝕性能[35]a)合金拉伸性能b)蠕變性能c)抗腐蝕性能1.3鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制1.3.1固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化是靠溶質(zhì)原子替換晶格上的基體原子，產(chǎn)生原子錯(cuò)排，由于溶質(zhì)原子和基體原子的彈性模量的差異會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受阻，進(jìn)而強(qiáng)化基體[2]。同時(shí)會(huì)提高固溶體的強(qiáng)度和硬度，降低塑性。研究表明稀土元素的固溶強(qiáng)化效果要遠(yuǎn)高于一般合金元素，S.M.He[36]等人表明稀土元素Gd和Y作為固溶原子對(duì)合金的固溶強(qiáng)化效果要遠(yuǎn)高于Al元素。同時(shí)多數(shù)稀土元素的原子半徑和鎂合金的原子半徑尺寸差別在15%之內(nèi)[37]，根據(jù)Hume-Rothey準(zhǔn)則[38]，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-其固溶性較高。從Mg-Nd合金的相圖（圖1-3）中可以發(fā)現(xiàn)Nd元素在鎂合金中最大的固溶度可以達(dá)到3.6wt%，有著良好的固溶強(qiáng)化潛力。對(duì)于Mg-Nd-Zn-Zr合金而言，合理的固溶工藝可以很大限度的發(fā)揮合金的潛能，其良好的固溶時(shí)效性能為后續(xù)的工藝的制定提供了基礎(chǔ)，也可以把固溶時(shí)效強(qiáng)化作為一個(gè)提升合金性能的有效手段。圖1-3Mg-Nd合金相圖1.3.2析出強(qiáng)化析出強(qiáng)化是一種重要強(qiáng)化機(jī)制，對(duì)于稀土鎂合金而言尤為重要。在較低的溫度下元素的固溶度較小，會(huì)有析出相的出現(xiàn)，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生析出強(qiáng)化[39]。鎂稀土系合金都有這類特征。何上明[40]等人表明，析出相的強(qiáng)化效果在稀土合金中可以達(dá)到鑄態(tài)鎂合金的60%以上。其內(nèi)部析出相的形貌、大小和分布也會(huì)對(duì)其強(qiáng)化效果產(chǎn)生重要的影響。因?yàn)槲龀鱿嗟膹?qiáng)化效果是通過阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，和位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用而實(shí)現(xiàn)的。因此，可以根據(jù)位錯(cuò)理論將析出相分為點(diǎn)狀障礙物和延性障礙物[41]，延性障礙物指在較近距離內(nèi)和位錯(cuò)有交互作用的第二相顆粒。從另一方面，可以按照第二相顆粒和基體的共格程度來分為共格顆粒和非共格晶粒。當(dāng)位錯(cuò)在滑移面上滑移時(shí)，會(huì)和合金內(nèi)部析出的第二相發(fā)生交互作用。Nabarro[41]等人把這種交互作用分為局部、擴(kuò)散交互作用。H.米格蘭[42]等人表明，基體位錯(cuò)遇到非共格晶粒時(shí)，會(huì)在顆粒處發(fā)生彎曲，并以O(shè)rowan機(jī)制繞過晶粒，而不能直接穿過非共格晶粒。但基體位錯(cuò)卻可以穿透具有共格界面的第二相。

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