【摘要】：稀土鎂合金作為一種新型輕質(zhì)材料,不僅具有傳統(tǒng)鎂合金的各種特點,還具有耐熱性能好,高溫強度高等特點,在航天航空、汽車及3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。動態(tài)再結(jié)晶(DRX)作為鎂合金中最主要的晶粒細化機制,能夠起到強化合金的效果,進而對鎂合金力學(xué)性能和塑性成形能力有重要的影響。因此,對稀土鎂合金DRX行為的研究成為當前的熱點話題。目前,對稀土鎂合金DRX行為影響因素的研究主要集中在對變形程度、變形溫度、應(yīng)變速率等方面的研究,而對初始取向的研究還很罕見。本文選用Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(wt.%)合金鑄錠作為研究材料,均勻化處理+平面應(yīng)變壓縮變形制備出具有強基面織構(gòu)的鎂合金板塊,從中截取出壓縮軸與鎂合金板塊的法向(ND)呈0°、45°和90°的三種長方體試樣作為初始試樣,在不同的變形程度(壓下量為10%、20%、30%、40%和50%)、變形溫度(380℃、450℃和520℃)和應(yīng)變速率(0.001s~(-1)、0.1s~(-1))下進行平面應(yīng)變壓縮變形實驗,通過掃描電子顯微鏡(SEM)和電子背散射衍射(EBSD)技術(shù),對壓縮變形前后試樣的微觀組織和織構(gòu)情況進行表征,從而得出在不同的變形條件下,初始取向?qū)ο⊥伶V合金熱壓縮DRX行為的影響規(guī)律,以及不同初始取向的試樣在熱壓縮變形過程中開啟的不同的滑移機制,并討論初始取向是如何通過影響開啟的滑移機制類型從而影響到其DRX行為。主要的研究結(jié)果有:1、熱壓縮變形后,不同初始取向的試樣中DRX晶粒所占的面積分數(shù)的差異性在于:0°試樣中DRX晶粒所占的面積分數(shù)最大,90°試樣中次之,45°試樣中最小;但是隨著變形程度(壓下量)的增加、變形溫度的升高、應(yīng)變速率的下降,上述得到的這種差異性逐漸減小。2、初始取向是通過影響稀土鎂合金熱壓縮變形過程中開啟的滑移機制類型,從而影響到其DRX行為。(1)0°試樣熱壓縮變形后織構(gòu)變化不明顯,大部分晶粒的c軸與壓縮方向平行,表明在熱壓縮變形過程中c+a錐面滑移容易開啟。由于c+a錐面滑移的臨界分切應(yīng)力(CRSS)很大,導(dǎo)致位錯密度較高,促進DRX的發(fā)生,因此0°試樣中DRX晶粒所占的面積分數(shù)最大。(2)45°試樣熱壓縮變形后織構(gòu)發(fā)生明顯變化,部分晶粒的c軸與壓縮方向平行,部分晶粒的c軸與壓縮方向接近垂直,表明在熱壓縮變形過程中a基面滑移和a柱面滑移容易開啟。由于a基面滑移和a柱面滑移的開啟,導(dǎo)致位錯密度顯著下降,抑制DRX的發(fā)生,因此45°試樣中DRX晶粒所占的面積分數(shù)最小。(3)90°試樣熱壓縮變形后織構(gòu)變化不明顯,大部分晶粒的c軸與壓縮方向垂直,表明在熱壓縮變形過程中a柱面滑移最容易開啟。a柱面滑移的開啟,導(dǎo)致位錯密度下降,延緩DRX的發(fā)生,因此90°試樣中DRX晶粒所占的面積分數(shù)介于0°試樣和45°試樣之間。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22
【圖文】：

圖 1.1 鎂合金中主要的滑移面和滑移方向：（a）<a>基面滑移；（b）<a>柱面滑移；（c）<a>錐面滑移；（d）< c+a >錐面滑移。由 Von-Mises 準則可知，要協(xié)調(diào)多晶體材料各晶粒之間的任意變形，至少要有 5 個獨立的滑移系開啟[54]。在鎂合金中，<a>基面滑移和<a>柱面滑移同時開啟，能夠提供 4個獨立的滑移系。因此，為了協(xié)調(diào)鎂合金的塑性變形，必須使錐面滑移充分啟動。由于<a>錐面滑移從晶體學(xué)角度能看是柱面和基面交滑移產(chǎn)生的，前面這三種滑移系全都開啟也只能提供 4 個獨立的滑移系。因此為了協(xié)調(diào)鎂合金材料各晶粒的變形，<c+a>錐面滑移非常重要。<c+a>錐面滑移能夠協(xié)調(diào) c 軸方向的應(yīng)變，還能夠提供另外的滑移系，從而使獨立的滑移系達到 5 個，滿足協(xié)調(diào)鎂合金材料各晶粒變形的要求[55]。1.2.2 鎂合金的孿生孿生是鎂合金塑性變形過程中重要的變形機制。晶體受到切應(yīng)力后，其中的一部分

1 實驗材料本課題所選用的材料是 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr（wt.%）合金鑄錠，鑄錠樣品的300 35mm，其實際化學(xué)成分組成如表 2.1 所示。表 2.1 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr（wt.%）鑄錠的實際化學(xué)成分Gd Y Zn Zr Si Cu Fe M2.88 4.00 2.00 0.50 <0.01 <0.01 <0.01 BaMg-Gd-Y-Zn-Zr 耐熱稀土鎂合金鑄錠的微觀組織如圖 2.1 所示。從圖中可以看合金鑄錠的組織中基本都是等軸晶粒，晶粒大小均勻，其平均晶粒尺寸約為 4表明[95]，該 Mg-Gd-Y-Zn-Zr 合金鑄錠的微觀組織主要有 α-Mg 基體，以及分布近的(Mg,Zn)24(Y,Gd)5相和 Mg12(Y,Gd)Zn 相，其中在 α-Mg 基體晶粒內(nèi)部分布量的層片結(jié)構(gòu)。

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本文編號：2721170