细晶mgzny合金的制备、组织、性能及强化机理

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1、摘要细晶Mg-Zn-Y合金的制备、组织、性能及强化机理学科：材料学作者姓名：徐春杰导师姓名：郭学锋教授答辩日期：2007年09月(签孙殇盎丝(签名)：铭企丝一(签名)：／∑u涩、笙"lGx边3镁合金具有良好的生物兼容性、最高的比强度和比刚度、优异的工艺性能、较好的耐腐蚀性能、良好的导热、减振及电磁屏蔽性以及原材料丰富、切削加工简单和回收容易等优点。镁合金被认为是制备电器产品壳体、运输工具和航天飞行器零部件最具Ij{『途的结构材料。然而，镁合金的强度、塑性和韧性有待进一步提高。快速凝固(RS)技术可有效地细化合金晶粒、减少偏析，从而有

2、望大幅度提高镁合金的力学性能。往复挤压(RE)是一种等体积大塑性变形技术，可以在不改变原始形状下，制备细晶材料。本文以Mg-Zn．Y合金为研究对象，采用普通凝固(CT)、单辊RS和RE工艺，对比研究了该合会的组织与性能。研究了RE带I]备超细组织、高强高韧镁合金的强化机理及快速凝固薄带的焊合机制。研究包括的主要内容和获得的主要结论有：基于RS原理完善了KND．1I型单辊快速凝固中试系统，在冷却速度介于1．14x106K·s-1—4．12x107K．s4条件下，制备的RS．Mg-Zn．Y合会薄带组织由过饱和a-Mg固溶体和少量在a-M

3、g晶粒问分布的z相及其它金属I’日J化合物构成，薄带组织存在微弱的微观偏析。薄带晶粒尺寸小于5“m。研制了可在普通立式压力机上实现多道次RE装置，并采用该装置对CT及RS状态下的Mg．Zn．Y合金进行了RE。RE可促使RE嘶．EX-CT-Mg．Zn．Y合会基体通过破碎和反复动态再结晶细化；晶界网状化合物通过破碎细化，并随材料的流动而发生位置迁移，最终均匀分布在基体上。提高RE道次，组织变得更均匀。RE是一种提高RE．小EX．CT-Mg-Zn．Y镁合会强度和塑性的有效方法。RE过程中，每一道次的名义应变速率是0．1503s～。温度介于

4、300℃～350℃范围RE可以使材料内积累较高的真应变，有利于获得大的Zener-Hollomon参数z·值，促进原子扩散及析出相形核和长大；在获得高致密、高机械性能的同时，有利于RS薄带的焊合。RE后，RE-n．EX—RS．M母zn．Y合会强化相颗粒由三部分组成：第一类是原薄带晶粒内部凝固时的强化相，为一100nm。RE使第一类强化相在组织中分布更均匀，但大小基西安理工大学博士学位论文本不变；第二类是原薄带晶粒界面上的网状化合物经RE破碎形成的不规则颗粒，尺寸为一0．瓢m；第三类为RE过程脱溶形成的沉淀相，尺寸一般为70nm左右，

5、弥散分布于a-Mg基体中。RE后RE-n．EX-RS-Mg．zn-Y合金获得了较高的拉伸强度(RE-n．EX．RS．B1和RE-n．EX．RS．B2合金的拉伸强度大于400MPa)、屈强比(大于0．8，其中RE-n．EX．RS66合金接近1)和伸长率(RE-n．EX．RS66合金的伸长率大于20％)。往复挤压获得高强韧快速凝固Mg-Zn．Y合金的强化机制包括细晶强化、固溶强化、位错强化、沉淀析出和弥散分布强化以及位错问的摩擦阻力强化机制。其中，细晶强化和Orowan强化机制是主要的强化机制。在100—150。C温度范围，Mg-Zn-

6、Y合金热(线)膨胀系数与制备工艺有关，材料的膨胀系数由大到小顺序为：atCT-Mg-Za-y>atRE-n-EX-CT．Mg．Za-y>atRE．．n-EX-RS-Mg-Zd-Y。RE结合RS可以获得低膨胀系数的Mg-Za．Y合金。关键词：Mg-Zn—Y合金，快速凝固，往复挤压，强化机制，热膨胀系数本研究得到国家自然科学基金(50271054)的资助nPreparation，Microstructure，MechanicalPropertiesandStrengtheningMechanismofMg-Zn·-YAlloySubje

7、et：MaterialsScienceAuthor：ChunjieXU．Advisor：Prof．XuefengGUOAbstractDate：Sep．，2007Signature：Magnesiumalloyiswellknownforitsgoodbiologicalcompatibility,lightweightandlargeratiosofstrength—to-weightandrigidity·lo-weight，outstandingprocessingandcastability,goodcorrosionres

8、istance，goodthermalconductivity,vibrationandtheelectromagneticshielding,abundance，andeasyrecyclingetc,makingitqualify