文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织、力学性能和强化机制的研究
姓名:付彭怀
申请学位级别:博士
专业:材料加工工程
指导教师:翟春泉;蒋海燕
20090101
辖鹞⒐圩橹⒘ρ阅芎颓炕频难芯摘要镁稀土合金因其优良的力学性能,特别是高温性匕起国内外越来越多的重视。以—;这类合金的室温和高温力学性能虽然良好,但高的稀土含量大大的提高了合金的成本,成本的提高势必阻碍合金的应用。稀土元素在镁中的最大固溶度为.%,而且在媸钡墓倘芏燃负跷A,.两元合金即具有明显的时效强化效果,因此以—系合金为基础有望开发出高强度低成本镁稀土合金,我国颓八樟狹辖鸺词峭ü诿局刑砑痈混合稀土和少量元素形成的商业镁合金。少量元素加入—合金中可以提高合金时效时的峰值硬度和蠕变强度,进一步添加元素反而会降低合金的峰值硬度,元素在—合金中的作用机制尚不清楚,因此有必要对..系合金进行系统深入的研究,以达到优化合金力学性能、揭示合金强化机制的目的。本文主要以———铸造合金K刈魑>ЯO富为基础,采用电感耦合等离予直读光谱仪、光学显微镜、湎哐苌湟、扫描电子显微镜屯干涞缱酉晕⒕等分析手段,通过硬度、室温高温拉伸、室温压缩和冲击、蠕变试验,分别研究了不同含量和不同含量对铸造..,,,,蚆獃..,.,...%辖鹱橹与力学性能的影响,得到优化的合金化学成分配比;重点研究了合金中微量元素对合金塑性变形机制的影响,优化后铸造合金典型时效态下的析出相、力学行为和强化机制,以及热挤压工艺对合金显微组织和室温力学行为的影响。研究结果表明:当,.%时,铸造—甖辖鹪谥⒐倘艽硖℃峰值时效态下具有最佳的室温强度和延伸率配比,为优化的合金成分。该成分铸造和挤压合金最佳的室温屈服强度、抗拉强度与延伸率组合分别为:..%...合金在铸态、固溶处理态和峰值时效态下合金的塑性并提高合金的抗拉强度。....辖鹗椅略焕加一讨惺匝砻嫘蚊驳谋浠⑾钟隢合金相比,甌辖鹚苄缘奶岣上海交通大学博士论文和...ァ
很可能是波浪形滑移条纹所对应的塑性变形机制的大量开动引起的。对两种合金室温拉伸变形后的显微组织观察表明,除基面滑移外,—合金中非基面淮淼拿芏雀螅别是在晶界附近;此外,在甌辖鹬校口蛘位错也可以在某些品粒内大量观察到。所以原位拉伸观察到的大量波浪形滑移条纹很可能是由非基面滑移产生的。元素以溶质原子的形式存在于合金中会促进非基面滑移系饕N7腔位错目6⒘縵K氐募尤牖峤徊酱俳腔婊包括非基面淮怼口蛘位错目6佣飨愿纳坪辖鸬氖椅滤苄裕岣吆辖鸬目估慷取铸造..,随着时效时间的增加,俏认啻只龀鱿嗝芏认陆担峰值时效,析出相在蛖棱柱面上均有分布,此时析出相主要为毖俏相。铸造合金娣逯凳毙戮哂凶罴训氖椅铝ρ阅堋析出相的强化作用占铸造时效态辖鹎慷鹊プ笥遥欢费故毙后,细晶和挤压过程中产生的第二相的总体强化作用占到%以上,析出相强化作用的绝对贡献值与铸造时效态合金相当,但相对值下降到%左右。挤压态辖鹬饕S稍俳峋ЬЯ!⑽赐耆俳峋ё橹腿燃费构讨形龀的第二相组成,其中再结晶晶粒呈双峰分布,大晶粒尺寸在微米级,小品粒尺寸在亚微米级,未完全再结晶组织的面平行于挤压方向。挤压态辖鹗椅吕伸时表现出明显的韧性断裂特征:出现了明显的屈服降蒷下屈服平台、拉伸后期产生明显的缩颈、拉伸断口由大量韧窝组成。合金屈服降是由合金拉伸时局部塑性变形引起的,局部塑性变形的产生与挤压态合金中未完全再结晶组织和小晶粒分布不均匀、晶粒的双峰分布、晶粒自身塑性变形能力提高和初始可动位错密度较低等因素密切相关。局部塑性变形在拉伸试样标距段的扩展产生下属服平台,在此阶段,合金的塑性变形主要由基面与非基面淮硖峁>植克苄员湫卫┱雇瓿后,合金进入均匀塑性变形阶段,仍主要由基而与非基面淮硖峁耸本ЯD部出现局部塑性变形带和位错墙;合金应力达到最大后产生缩颈,此时含噶课错大量参与塑性变形,合金具备了五个独立滑移系,发生韧性断裂。在整个塑性变形阶段,孪晶数量较少挥诓糠执缶ЯD诓,仅起到辅助变形的作用。关键词:镁合金;—幌晕⒆橹涣ρ阅埽凰苄员湫危晃龀鱿啵呵炕疲热挤压;屈服降现象;局部塑性变形;韧性断裂。上海交通大学博士论文
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