使用Instron3382電子拉伸試驗(yàn)機(jī)研究了擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的高溫拉伸變形行為,分析并歸納了該合金在溫度為250～350℃,應(yīng)變速率為10^-2～10^-4 s^-1條件下的峰值應(yīng)力隨溫度和應(yīng)變速率的變化關(guān)系.研究結(jié)果表明:溫度和應(yīng)變速率是影響高溫變形力學(xué)性能的重要因素,隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低,峰值應(yīng)力減小;隨著變形溫度的升高,應(yīng)變速率敏感性增加,應(yīng)力指數(shù)減小,其平均值為6.75;在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的增加,變形激活能降低,位錯(cuò)的攀移和滑移為塑性變形的主要機(jī)制. 

【文章來源】：中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

拉伸薄片金相組織

圖 1 拉伸薄片金相組織高溫拉伸試驗(yàn)在Instron3382電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行, 試驗(yàn)的加熱設(shè)備為拉伸試驗(yàn)機(jī)專門配套的電阻絲輻射加熱爐, 待加熱爐升溫至試驗(yàn)溫度后裝夾試樣并保溫10 min后開始拉伸, 保溫過程中由于試樣受熱膨脹需要實(shí)時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)拉伸機(jī)夾頭位置, 使其保持合適的預(yù)緊力. 拉伸時(shí)夾頭速度保持不變. 試驗(yàn)溫度分別為室溫, 250, 300和350 ℃, 初始應(yīng)變速率為10-2, 10-3和10-4 s-1.

從表 1 的數(shù)據(jù)可以看出, 室溫下不同應(yīng)變速率的拉伸試驗(yàn)對(duì)于屈服強(qiáng)度和延伸率幾乎沒有影響, 而隨著應(yīng)變速率的降低, 抗拉強(qiáng)度略有降低, 這說明室溫時(shí)Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金對(duì)低應(yīng)變速率的變化不敏感. 表 2 所示, 高溫拉伸時(shí), 擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金的峰值應(yīng)力和室溫相比顯著降低, 溫度越高, 應(yīng)變?cè)铰龝r(shí), 強(qiáng)度越低, 延伸率越大. 當(dāng)溫度達(dá)到350 ℃, 應(yīng)變速率為1×10-4 s-1時(shí), 峰值應(yīng)力僅為72 MPa, 與室溫時(shí)相比降低了74.3%, 而延伸率則達(dá)到了69.8%, 比室溫時(shí)同等速率下的延伸率提高了5倍, 此時(shí)塑性變形更容易發(fā)生. 不同溫度下該稀土鎂合金拉伸至失效時(shí)試樣的真應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 3 所示, 該曲線是由工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線經(jīng)過換算得到的. 由圖 3 可以看出, 隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低, 穩(wěn)態(tài)變形區(qū)逐漸增大, 合金的拉伸曲線均為軟化曲線, 這說明在拉伸過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶. 從曲線上可以看出, 即便是軟化曲線部分也會(huì)出現(xiàn)很小的平臺(tái)或上升, 這可能是由于晶粒長大導(dǎo)致的流動(dòng)硬化造成的. 溫度升高后, 延伸率增加, 這是因?yàn)榱鸭y的擴(kuò)展受到了抑制. 結(jié)合稀土鎂合金常見的斷裂形為和金屬高溫變形空洞形核理論可推測: 在拉伸過程中盡管由于三叉晶界處和硬質(zhì)第二相與晶界的結(jié)合處產(chǎn)生的應(yīng)力集中超過了裂紋擴(kuò)展的臨界應(yīng)力造成空洞出現(xiàn), 但是變形過程中同時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶又使晶界數(shù)量增加, 從而彌合了空洞, 應(yīng)變速率較慢時(shí), 空洞形核率較低且不易聚合, 這一作用更加明顯.從宏觀上看, 高溫時(shí), 拉伸試樣側(cè)面起伏不平, 這是因?yàn)槊慨?dāng)局部出現(xiàn)縮頸時(shí), 該處應(yīng)變速率會(huì)加快, 導(dǎo)致變形抗力增加以阻止變形繼續(xù)進(jìn)行, 新的局部變形就會(huì)轉(zhuǎn)移到變形抗力相對(duì)較弱的截面上繼續(xù)發(fā)生, 這樣縮頸位置就在試樣上不斷轉(zhuǎn)移和交替, 這種現(xiàn)象實(shí)際上抑制了局部不均勻的發(fā)展, 提升了合金塑性. 高溫和低應(yīng)變速率下, 合金有充足的時(shí)間來松弛應(yīng)力集中, 并且高溫加速了原子的擴(kuò)散速率, 這些都將對(duì)鎂合金的延伸率造成相應(yīng)的影響. 相比于其他系鎂合金, 該稀土鎂合金在試驗(yàn)設(shè)置的溫度下并沒有展現(xiàn)出超塑性. 由圖 1 的金相圖可以看出, 試樣中有不少析出物, 這些析出物具有較強(qiáng)的耐熱性, 在本文的試驗(yàn)溫度下不易溶解并成為阻礙晶界移動(dòng)的應(yīng)力集中源, 這成為限制稀土鎂合金高溫塑性的重要影響因素.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Mg-Zn-Zr系生物鎂合金研究現(xiàn)狀及展望[J]. 李歡,文九巴,賀俊光,劉亞,師慧娜,徐大召.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr耐熱鎂合金熱變形行為[J]. 信彥輝,李全安.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]高強(qiáng)稀土鎂合金的研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 孫博聞.  石化技術(shù). 2017(12)
[4]擠壓態(tài)Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE鎂合金的高溫拉伸變形行為[J]. 周明揚(yáng),蘇鑫鑫,任凌寶,尹冬弟,權(quán)高峰,張英波.  稀有金屬材料與工程. 2017(08)
[5]Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr鎂合金熱變形行為與加工圖[J]. 肖宏超,劉楚明,徐璐,王霄,萬迎春.  中國有色金屬學(xué)報(bào). 2013(02)
[6]高性能鎂合金研究及應(yīng)用的新進(jìn)展[J]. 丁文江,吳玉娟,彭立明,曾小勤,林棟樑,陳彬.  中國材料進(jìn)展. 2010(08)



本文編號(hào)：2976421