Mg2Si增强ZK60镁合金ECAP变形组织及力学性能研究

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1、声明尸口闩本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教Ii币的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，J：9已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：重丝菱——曰期：趁』2皋垦日堑国～关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④

2、学校可以"当--k--水"1"-．六．．v．．．；：I玄lLJ4'J目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守l}匕规定)。签名：监鱼t～吼到五靠篁马塑留导师签名日期：垄么圣鱼丝⋯一太原理工大学硕士研究生学位论文M92Si增强ZK60镁合金ECAP变形组织及力学摘要镁合金最大的特点是密度小，是目前工程应用中最轻的金属材料，在汽车和航空领域有很大的应用潜力。但是大多数镁合金属于密排六方结构，滑移系少，塑性差，而且强度不高，尤其是高温性能差，这些大大限制了镁合金的广泛应用。金属间化合物M92Si是镁基复合材料

3、的一种理想增强相，具有高熔点、高硬度、高弹性模量和低密度等优点。然而铸态合金中M92Si相往往以粗大的汉字状出现，极易割裂基体，降低合金的力学性能。等通道转角挤压(ECAP)是一种强烈塑性变形(SPD)技术，能够有效细化基体组织，充分破碎粗大增强相并使其趋于弥散分布，从而提高合金的力学性能。据此，本文在ZK60镁合金中加入Si元素以引入M92Si相，利用ECAP挤压改变其形态大小及分布，对铸态和等通道转角挤压态合金组织及性能进行研究。在ZK60镁合金中分别加入2％和4％的Si，研究了Si含量对铸态合金组织和性能的影响。结果表明，铸态ZK60合金组织主要由仪

4、一Mg基体、M97Zn3相和MgZn相组成。加入Si元素之后，ZK60+2Si合金组织主要由仅一Mg基体、M92Si相和MgZn相组成。M92Si相主要呈粗大的汉字状，棱角尖锐，而且分布不均匀。随着Si含量的增加，ZK60、ZK60+2Si、ZK60+4Si三种合金的力学性能逐步降低。室温抗拉强度从170MPa减小到122．1MPa，伸长率从7％降至2．3％，这主要是因为粗大汉字状M92Si相对基体割裂作用严莺。太原理工大学硕士研究生学位论文在300。C和1．6mm／min速率条件下，以Bc路径对ZK60+2Si合金分别进行了2、4、6道次挤压。结果表明，

5、随着挤压道次的增加，合金基体组织显著细化，平均晶粒尺寸由1009m减小到159m，粗大汉字状M92Si相变为细小颗粒状并趋于弥散分布，平均尺寸从509m减小到59m。挤压4道次后，合金布氏硬度从56．5增加到62．6，抗拉强度由铸态的154．8MPa增加到270MPa，伸长率由铸态4．5％增加到17．5％。挤压6道次后，抗拉强度稍有下降变为261MPa，而伸长率却继续增加到21％。ECAP挤压后，合金力学性能提高主要是因为基体组织的细晶强化和M92Si相的弥散强化作用。在200。C并1]恒定载荷为70MPa条件下，研究了挤压道次对ZK60+2Si合金高温抗

6、蠕变性能的影响。结果表明，挤压6道次后，合金的蠕变寿命延长了10倍之多，稳态蠕变速率下降了约一个数量级。主要原因是细小弥散分布的颗粒状M92Si相有效阻止了晶界滑移。关键词：ZK60镁合金，ECAP挤压，微观组织，力学性能，蠕变太原理工大学硕士研究生学位论文STUDY0NMICROSTRUCTUREANDⅣ匝CHANICALPROPERTIESOFMG2SIREINFORCEDZK60MAGNESIUMALLOYDEFORⅧDBYECAPABSTRACTThemostsignificantadvantagesofmagnesiumalloysistheir

7、particularlylowdendity．Magnesiumalloysarethelightestmetalmaterialsinengineeringapplicationandhavegreatpotentialapplicationinthecarandaerospacefields．However，mostofmagnesiumalloysbelongtohexagonalclose—packed(HCP)crystalstructurewithlimitedslipsystems，leadtotheirpoorplasticandstren

8、gth，especiallytheirbadhightempera