發(fā)布時(shí)間：2022-01-01 19:02

　　鎂及鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有低密度、高比強(qiáng)/比剛度、阻尼性能好、電磁屏蔽性能優(yōu)良、易回收等優(yōu)點(diǎn),已在國防軍工、航天航空、汽車零部件、3C通訊等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用。但是由于鎂合金的室溫性能差,且變形易開裂,在一定程度上限制了其推廣,因此開展鎂合金強(qiáng)韌化研究對于推動鎂合金及鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。大塑性變形通過累積高應(yīng)變可以有效的細(xì)化晶粒,提升組織均勻性,調(diào)整織構(gòu)、優(yōu)化第二相分布,提高合金綜合力學(xué)性能。本文以商用鎂合金Mg-Al-Zn和稀土鎂合金Mg-Gd-Y-Zn-Zr為研究對象,以提升鎂合金強(qiáng)韌性為目的,提出了一種新型大塑性變形方法—差速循環(huán)擴(kuò)擠,在一般循環(huán)擴(kuò)擠變形基礎(chǔ)上加入了非對稱型腔,改變了金屬流動規(guī)律,在原有拉、壓應(yīng)變基礎(chǔ)上引入了剪切應(yīng)變,通過多次變形獲得了組織均勻細(xì)化、性能優(yōu)良的50mm×100mm×220mm（長×寬×高）鎂合金厚板材料。重點(diǎn)分析了不同工藝參數(shù)、不同合金成分等因素對于微觀組織結(jié)構(gòu)、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響,深入分析了組織轉(zhuǎn)變規(guī)律和強(qiáng)化機(jī)制,掌握了不同鎂合金中晶界強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、織構(gòu)調(diào)整等對于性能的主要貢獻(xiàn)。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

鎂合金的主要滑移系(a)基面滑移，(b)柱面滑移，(c)錐面滑移，(d)錐面滑移[27]

中北大學(xué)學(xué)位論文6{1122}65圖1-2鎂合金基面滑移與柱面滑移啟動的臨界剪切應(yīng)力與溫度的關(guān)系[33]Fig.1-2.TherelationshipbetweenCRSSandtemperatureinbasalslipandprismaticslip[33].(2)形變孿晶由于鎂合金為hcp結(jié)構(gòu)，其有限的滑移系限制了塑性性能的提高，形變孿晶作為一種晶內(nèi)變形機(jī)制對于協(xié)調(diào)變形具有十分重要的意義[35,36]。室溫下的鎂合金變形往往是滑移與孿生共同作用的結(jié)果，孿生啟動所需的CRSS要比滑移大得多，因此只有當(dāng)合金變形滑移受阻時(shí)，孿生才會啟動來進(jìn)行變形協(xié)調(diào)作用，當(dāng)孿生發(fā)生時(shí)，合金原有的晶體結(jié)構(gòu)并不會發(fā)生改變，而只是晶格內(nèi)部局部位相的偏轉(zhuǎn)，使原本不利于變形的晶體取向向著有利于滑移啟動的方向旋轉(zhuǎn)，因此，滑移與孿晶在變形過程中是相互補(bǔ)充的[37]。對于hcp結(jié)構(gòu)金屬而言，其密排面和晶體參數(shù)會隨著軸比c/a的變化而改變，由此產(chǎn)生的不同的剪切應(yīng)變也會激發(fā)不同的孿生系，如圖1-3所示[38]。圖中直線斜率為正孿生系為壓縮孿生，其主要激活來源為晶粒沿c軸方向受壓或沿c軸垂直方向受拉；斜率為負(fù)的孿生系為拉伸孿生，即當(dāng)晶粒沿c軸方向受拉或沿c軸垂直方向受壓時(shí)此類孿生得以激活。鎂的軸比c/a為1.624，從圖中可以看出，鎂合金可能發(fā)生的拉伸孿晶有{1012}和{1121}，壓縮孿晶為{1011}和{1122}，根據(jù)剪切應(yīng)變越小，相應(yīng)孿生系越容易激活的

中北大學(xué)學(xué)位論文7特性可以知道，鎂合金最易發(fā)生的拉伸孿晶為{1012}，壓縮孿晶為{1011}[39]。鎂合金中的孿晶系一般包括一次孿晶與二次孿晶，二次孿晶是在壓縮孿晶內(nèi)再發(fā)生拉伸孿晶的結(jié)果。常見的一次孿晶有{1011}，{1012}和{1013}，對應(yīng)轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)軸為56°/<1210>，86°/<1210>和64°/<1210>；二次孿晶有{1011}-{1012}和{1013}-{1012}，對應(yīng)轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)軸為38°/<1210>和22°/<1210>[40]。鎂合金中最主要的拉伸孿晶為{1012}，壓縮孿晶為{1011}，啟動拉伸孿晶所需的CRSS相比與壓縮孿晶要小的多，{1012}拉伸孿晶的CRSS約為2~2.8MPa，而{1011}壓縮孿晶則需要76~153MPa[1,41]。圖1-3密排六方結(jié)構(gòu)金屬軸比c/a與孿晶系的關(guān)系[38]Fig.1-3.Therelationshipbetweenc/aandtwinninginhcpmetals[38].(3)晶界滑動滑移與孿生是鎂合金變形中最主要的兩種變形方式，但是僅僅依靠這兩種變形方法并不足以彌補(bǔ)鎂合金變形能力差的缺點(diǎn)。余琨[42]發(fā)現(xiàn)添加稀土后的AZ31RE鎂合金的室溫延伸率超過了20%，是相同條件下的商用鎂合金的3倍多，通過微觀組織研究發(fā)現(xiàn)其顯微組織結(jié)構(gòu)中具有兩類晶粒，一類是晶粒大小約為50~70μm的大晶粒，另一類是直徑約為10~20μm的細(xì)晶結(jié)構(gòu)。其中大晶粒在變形過程中主要通過滑移和孿生機(jī)制完成，而細(xì)晶結(jié)構(gòu)則看不到形變孿生等變形組織，小晶粒通過晶界的滑動、轉(zhuǎn)動進(jìn)行變形協(xié)調(diào)作用。Koike等人[43]在以1×10-3/s速率拉伸平均晶粒尺寸為8μm的AZ31的實(shí)驗(yàn)中同樣觀

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3562652

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