發(fā)布時間：2020-06-19 18:21

【摘要】：稀土鎂合金作為一種新型輕質材料,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電子產品等領域應用廣泛。動態(tài)再結晶(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+平面應變壓縮變形制備出具有強基面織構的鎂合金板塊,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℃)和應變速率(0.001s~(-1)、0.1s~(-1))下進行平面應變壓縮變形實驗,通過掃描電子顯微鏡(SEM)和電子背散射衍射(EBSD)技術,對壓縮變形前后試樣的微觀組織和織構情況進行表征,從而得出在不同的變形條件下,初始取向對稀土鎂合金熱壓縮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力(CRSS)很大,導致位錯密度較高,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。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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>錐面滑移從晶體學角度能看是柱面和基面交滑移產生的，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 c 軸方向的應變，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 基體晶粒內部分布量的層片結構。

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本文編號：2721170