【摘要】：鎂合金具有低密度、高比強度以及較好的再循環(huán)利用性等優(yōu)點，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生強基面織構，導致室溫塑性成形能力較差。隨著鎂合金織構的弱化，加工硬化能力明顯增強，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，鎂合金織構弱化的研究成為目前鎂合金強韌化設計的熱點問題。需要指出的是，對于弱織構鎂合金的高塑性變形機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，但是多數(shù)鑄造鎂合金塑性較低，而且鑄造鎂合金變形機理的研究相對較少，為了擴展其應用潛力，鑄造鎂合金的強韌化設計和變形機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制以及合金元素與織構演化的作用，同時研究了預變形對AT33合金中第二相時效析出的影響，探索了鎂合金板材強韌化處理工藝。 本文主要研究結果如下： 1)鑄造AT33合金室溫變形時具有很強的加工硬化能力，且力學性能的應變速率敏感性較低，在應變速率范圍為1.0×10 1 1.0×10 4s 1時，抗拉強度和斷裂延伸率均超過了220MPa和30%；屈服強度具有很強溫度依賴性，當溫度由室溫增加至100oC和200oC時，屈服強度從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生了新的織構，通過施密特取向因子和位錯密度的計算，提出了基面織構的改變引起了變形方式激活差異，從而導致了變形后期拉伸 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)再結晶（DRX）的產生有關。 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行為的影響規(guī)律。對兩組不同晶粒尺寸的鑄造AT33合金進行五道次軋制成形，發(fā)現(xiàn)在一定尺度范圍內當初始晶粒尺寸較大時，軋制成形后晶粒尺寸更小，強度更高；相比于同步軋制，差速軋制細化了晶粒，增強了基面織構且同時促進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度，即屈服強度由同步軋制時的173MPa，提高至差速軋制時的219MPa。 4)研究了預壓縮變形對擠壓AT33合金中第二相時效析出的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)ED和ND方向預壓縮變形時引入的大量{1012}孿晶和c+a位錯缺陷，在隨后進行時效析出時促進了-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具有共格關系。 5)揭示了細晶軋制AT33薄板高溫變形時-Mg2Sn相的強化行為，發(fā)現(xiàn)彌散分布的納米級-Mg2Sn顆粒具有很強的位錯釘扎作用，在變形初期抑制了動態(tài)回復，增強了加工硬化能力，提高了板材高溫強度；同時，第二相-Mg2Sn引起的高密度位錯塞積促進了變形后期DRX的產生，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控研究，，優(yōu)化了AZ61鎂合金軋制薄板強韌化熱處理工藝，為鎂合金軋制板材提高強度提供了新的思路。與再結晶退火（300oC/0.5h）相比，采用直接時效（200oC/12h）和再結晶時效（300oC/0.5h+180oC/48h）處理后，屈服強度均被顯著提高了約50MPa，獲得了較高的綜合力學性能。 總之，本文中對新型鑄造AT33合金室溫高塑性變形機制的探究，豐富了鎂合金變形機理的研究工作，對目前弱織構鎂合金高塑性變形行為的研究具有借鑒意義；同時，通過預變形引入大量位錯或孿晶缺陷，調控了第二相時效析出，為鎂合金軋制板材強化提出了新的思路。
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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22

【參考文獻】

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本文編號：2205847