【摘要】：鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度以及較好的再循環(huán)利用性等優(yōu)點(diǎn)，在輕量化、節(jié)能、環(huán)保等諸多方面受到青睞。然而，鎂合金在加工成形過程中易產(chǎn)生強(qiáng)基面織構(gòu)，導(dǎo)致室溫塑性成形能力較差。隨著鎂合金織構(gòu)的弱化，加工硬化能力明顯增強(qiáng)，能夠獲得均勻穩(wěn)定的塑性變形，提高了塑性成形能力。因此，鎂合金織構(gòu)弱化的研究成為目前鎂合金強(qiáng)韌化設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)問題。需要指出的是，對于弱織構(gòu)鎂合金的高塑性變形機(jī)理還需要更深入研究。同時，盡管鑄造鎂合金具有均勻弱織構(gòu)，但是多數(shù)鑄造鎂合金塑性較低，而且鑄造鎂合金變形機(jī)理的研究相對較少，為了擴(kuò)展其應(yīng)用潛力，鑄造鎂合金的強(qiáng)韌化設(shè)計(jì)和變形機(jī)理研究同樣具有重要意義。本論文針對新型高塑性鑄造Mg 3Al 3Sn（AT33）合金，著重研究了其室溫高塑性的變形機(jī)制以及合金元素與織構(gòu)演化的作用，同時研究了預(yù)變形對AT33合金中第二相時效析出的影響，探索了鎂合金板材強(qiáng)韌化處理工藝。 本文主要研究結(jié)果如下： 1)鑄造AT33合金室溫變形時具有很強(qiáng)的加工硬化能力，且力學(xué)性能的應(yīng)變速率敏感性較低，在應(yīng)變速率范圍為1.0×10 1 1.0×10 4s 1時，抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率均超過了220MPa和30%；屈服強(qiáng)度具有很強(qiáng)溫度依賴性，當(dāng)溫度由室溫增加至100oC和200oC時，屈服強(qiáng)度從81MPa降低至73MPa和52MPa。 2)發(fā)現(xiàn)了鑄造AT33合金室溫拉伸和壓縮變形時產(chǎn)生了新的織構(gòu)，通過施密特取向因子和位錯密度的計(jì)算，提出了基面織構(gòu)的改變引起了變形方式激活差異，從而導(dǎo)致了變形后期拉伸 壓縮加工硬化速率不對稱性；揭示了鑄造AT33合金室溫高塑性變形機(jī)制，發(fā)現(xiàn)室溫高拉伸塑性與非基面a、 c+a滑移和{1011}孿晶的容易激活以及動態(tài)再結(jié)晶（DRX）的產(chǎn)生有關(guān)。 3)優(yōu)化了AT33合金軋制工藝，探索了初始晶粒尺寸和異速比對軋制組織和力學(xué)行為的影響規(guī)律。對兩組不同晶粒尺寸的鑄造AT33合金進(jìn)行五道次軋制成形，發(fā)現(xiàn)在一定尺度范圍內(nèi)當(dāng)初始晶粒尺寸較大時，軋制成形后晶粒尺寸更小，強(qiáng)度更高；相比于同步軋制，差速軋制細(xì)化了晶粒，增強(qiáng)了基面織構(gòu)且同時促進(jìn)了退火組織中第二相的析出，顯著提高了鑄軋AT33合金軋制薄板的屈服強(qiáng)度，即屈服強(qiáng)度由同步軋制時的173MPa，提高至差速軋制時的219MPa。 4)研究了預(yù)壓縮變形對擠壓AT33合金中第二相時效析出的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)ED和ND方向預(yù)壓縮變形時引入的大量{1012}孿晶和c+a位錯缺陷，在隨后進(jìn)行時效析出時促進(jìn)了-Mg2Sn相的形核析出，增加了時效組織中第二相數(shù)量密度；揭示出了擠壓AT33合金中-Mg2Sn相與-Mg的共格取向關(guān)系為(220)β∥(0001) α，[001]β∥[1210]α；發(fā)現(xiàn)孿晶界處-Mg2Sn相形核時以孿晶界作為對稱面，位于孿晶區(qū)部分與-Mg具有共格關(guān)系。 5)揭示了細(xì)晶軋制AT33薄板高溫變形時-Mg2Sn相的強(qiáng)化行為，發(fā)現(xiàn)彌散分布的納米級-Mg2Sn顆粒具有很強(qiáng)的位錯釘扎作用，在變形初期抑制了動態(tài)回復(fù)，增強(qiáng)了加工硬化能力，提高了板材高溫強(qiáng)度；同時，第二相-Mg2Sn引起的高密度位錯塞積促進(jìn)了變形后期DRX的產(chǎn)生，獲得了穩(wěn)定的塑性流動，提高了板材高溫塑性。 6)基于擠壓AT33合金中的第二相析出調(diào)控研究，，優(yōu)化了AZ61鎂合金軋制薄板強(qiáng)韌化熱處理工藝，為鎂合金軋制板材提高強(qiáng)度提供了新的思路。與再結(jié)晶退火（300oC/0.5h）相比，采用直接時效（200oC/12h）和再結(jié)晶時效（300oC/0.5h+180oC/48h）處理后，屈服強(qiáng)度均被顯著提高了約50MPa，獲得了較高的綜合力學(xué)性能。 總之，本文中對新型鑄造AT33合金室溫高塑性變形機(jī)制的探究，豐富了鎂合金變形機(jī)理的研究工作，對目前弱織構(gòu)鎂合金高塑性變形行為的研究具有借鑒意義；同時，通過預(yù)變形引入大量位錯或?qū)\晶缺陷，調(diào)控了第二相時效析出，為鎂合金軋制板材強(qiáng)化提出了新的思路。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2205847