mgznyzr变形镁合金组织、性能及变形行为研究

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1、上海交通大学博士学位论文Mg-Zn-Y-Zr变形镁合金组织、性能及变形行为研究摘要本文通过对Mg-Zn-Y-Zr合金进行挤压和热处理，分析稀土钇以及产生的第二相对合金组织，变形行为和性能的影响。通过对合金进行的热模拟，以研究Mg-Zn．Y-Zr合金的熟变形行为以及变形过程中的变形机制和动态再结晶机制，并用加工图制定出Mg．Zn．Y．zr合金的最佳变形条件。研究发现，Mg-Zn-Y-Zr合金铸态时，MgZnss,Yo．74Zro∞合金的相组成为d-Mg和I相(M93Zn6Y，二十面体准晶结构)，Mg

2、Zns朋YImZr042合金和MgZn555Y1nZr037合金的相组成为n-Mg，I相(M93Zn6Y)和W相(MgaZn3Y2)。在熟挤压过程中，MgZns53Yl35Zr042合金中析出椭圆形I相和条形w相的颗粒。I相与基体没有明确的位相关系，I相作为二十面体共晶具有高度对称结构，与基体之间结合能较低，所以两者有较强的联系。w相和基体有一定的位相关系。对三种Mg-Zn-Y-Zr合金进行热挤压，发现相较ZK60挤压合金的强度，Mg．Zn—Y-Zr挤压合金的强度较高。钇(Y)元素加入后第二相颗粒

3、和沉淀相增多。I相的颗粒和析出相，在合金中有较强的第二相强化作用。在Mg．Zn．Y二zr合金挤压过程中，低温和高温时动态再结晶都能发生。第二相粒子弥散分布在Mg．Zn．Y-zr合金中，使得动态再结晶的方式以连续动态再结晶为主，动态再结晶晶粒难以长大。第二相粒子聚集在新晶粒晶界，也抑制了动态再结晶晶粒长大。7动态再结晶晶粒晶粒细化，产生细晶强化效果。挤压后人工时效过程使MgZn553Y135Xr042合金的室温拉伸强度改变不大，室温屈服强度略有升高，塑性大幅度提高，高温强度提高，高温塑性降低。MgZ

4、n553Yt35Zr042合金在挤压后的峰值时效过程中，M92Znit和MgZn2相弥散析出，MgZn2相与镁基体有着共格关系。在过时效MgZn553Yl35Zr042合金中有MgZn相弥散析出，与基体没有共格关系。Mg-Zn—Y-zr镁合金高温等温压缩应力应变曲线，显现稳惫流变的特征。上海交通大学博七学位论文Mg-Zn-Y-Zr合金是一种正应变速率敏感材料。实验证明可以用含Zener-hollomom参数的双曲正弦关系式来描述MgZns53YI35Zro．42合金的高温塑性变形过程中的流变应力、

5、应变速率和温度的相互关系。MgZns53Y1．3sZro．42合金流变应力双曲正选项的自然对数和Z参数的自然对数间满足线性关系，MgZn5．s3Yl

6、35Zro．42合金高温变形时流变应力0和变形温度T之间满足Arrhenius关系，意味着Mg—Zn-Y二zr合金热压缩塑性变形是受热激活控制的。应力应变曲线在经过峰值后软化的趋势很明显，在应力方程中引入一个软化因子，得到流变应力方程为：．nI档3d=9048．3efi．o．0989exp(一0．0067T一0．301E、。ZK60和MgZns．53

7、Yi35Zro．42合金加工图中的最佳加工区域分别在320℃，应变速率1o．1。8和360℃，应变速率1．5Xlff3。MgZn5．53Y1．35zro42合金最佳加工区域的温度较ZK60合金高和变形速率较ZK60合金低，能量耗散率较ZK60合金高。ZK60合金中，温度400℃，应变速率lO刁区域代表裂纹扩散过程。MgZn553Yt3sZra-42合金的加工图中没有这个区域，说明MgZn553Yl35Zro．42合金的高温成形能力较ZK60合金好。通过对比ZK60和MgZn553Yl35Zro．4

8、2合金的非稳图，ZK60合金非稳区域集中在高应变速率区域。MgZn553Y135Zr042合金非稳区域集中在低温和高应变速率区域，温度越低非稳区域中的应变速率界限越低。MgZn553Yl35Zr042合金的变形稳态区域较ZK60合金广。在高温变形条件下，MgZn553Yl35Zro42合金的动态再结晶机制以连续动态再结晶机制为主。在低温变形条件下，孪晶作为协调变形的重要变形方式存在，发生孪晶再结晶过程(TDRX)。MgZns53Y13sZro．42合金低温变形时的方式主要为基滑移和孪生。同时交滑移

9、协调基滑移和棱面滑移。MgZn553Yl35Zro．42合金低温变形产生的孪晶部属于{lOl2}型孪晶，出现了二次孪晶现象。MgZn553Yl

10、35Zr042合金高温变形方式增多，攀移和锥面滑移系统参与变形，孪晶的作用弱化，以{10T2}型挛晶为主，有{lOll}型孪晶出现。从文中的分析可知，Mg．Zn．Y．zr合金相较ZK60合金力学性能和变形能力都有所改善。Il上海交通大学博士学位论文关键词：Mg—Zn·Y．zr合金，ZK60合金，稀土钇，I相，动态再结晶，连续动态再结晶机制，