变形路径对镁合金孪晶组织演变规律和性能的影响

发布时间：2017-10-31 11:30

  本文关键词：变形路径对镁合金孪晶组织演变规律和性能的影响

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【摘要】：挤压态镁合金具有强烈的基面织构,压缩变形时,孪生主导塑性变形,压缩后反向拉伸时,因预压缩时导致晶体取向偏转近86°,所以退孪生主导塑性变形。变形路径的改变会引起孪晶组织形貌、孪晶含量和合金性能的改变,然而,变形路径如何影响孪晶组织的形貌和性能仍值得进一步的研究,有利于为镁合金塑性变形提供工程实践应用依据。本课题以挤压退火态Mg-0.087%Mn、Mg-0.037%Zr合金为实验材料,进行压缩、压缩-拉伸等力学性能实验,统计了孪晶特征参量(孪晶片层厚长比和孪晶发生率),分析两种合金在不同变形路径下的孪晶组织演变规律和对屈服强度的影响;在压缩-拉伸实验的基础上,选择部分压缩-拉伸后的Mg-0.037%Zr试样经过200℃×0.5h退火后做压缩实验,并以未退火的样品作为对比,探究退火热处理对孪晶镁合金的孪晶形貌和屈服强度的影响。研究表明,挤压退火态Mg-0.087%Mn和Mg-0.037%Zr合金经过沿挤压方向压缩、压缩-拉伸(沿挤压方向拉伸)测试后。压缩时,{10(1|-)2}孪晶主导塑性变形,随着压缩塑性变形由1%增至6%,孪晶片层厚长比较小的(小于0.1)的孪晶含量逐渐减少,孪晶发生率逐渐增大;从压缩至塑性变形量为2%、4%、6%后沿挤压方向反向逐渐拉伸时,{10(1|-)2}退孪晶主导塑性变形,两种合金都表现出明显的退孪晶现象,拉伸量越大,退孪晶的量越大。分析在不同变形路径相同变形量下,当累积塑性变形量分别为1%、2%、4%和0%时,均随着压缩塑性变形量的增加,孪晶片层越细小,孪晶发生率越高,具有退孪晶的变形路径有利于得到细小的孪晶镁合金,分析认为这是孪晶(压缩时产生)与退孪晶(反向拉伸时产生)相互协调,导致孪晶组织形貌表现得不同,相同变形量仅有压缩变形时,孪晶极易开启长大,而压缩至更大塑性变形量再反向拉伸至相同的累积塑性变形量时,孪晶经历了退孪晶过程,粗大的孪晶得到消退,更多细小的孪晶残留下来。分析压缩和拉伸时的屈服强度发现,Mg-0.087%Mn合金的压缩屈服强度在56~68MPa之间变化,而反向拉伸时的屈服强度随着压缩量的增大由37MPa(压缩塑性变形量为2%)增大至67MPa(压缩塑性变形量为6%);Mg-0.037%Zr合金的压缩屈服强度在81~85MPa之间变化,而反向拉伸时的屈服强度随着压缩变形量的增大由43MPa(压缩塑性变形量为2%)增大至65MPa(压缩塑性变形量为6%)。随着压缩变形随着量的增加,压拉不对称性得到明显的改善,接近于1。压缩至小塑性变形后反向拉伸时,预先产生的{10(1|-)2}拉伸孪晶利于再次孪生变形,退孪生发生,且不需重新形核,在较低的应力下便开始屈服;压缩塑性变形较大时,孪生对塑性变形的贡献几近完全,更多的滑移参与了后期的塑性变形,以致产生了很多位错等缺陷,甚至位错缠结于孪晶界附近,阻碍了孪晶界的迁移,导致反向拉伸时,需要更大的力才能使孪晶界移动,退孪生不容易进行,故拉伸时的屈服强度较高。研究退火热处理对孪晶镁合金的影响时,结果表明:Mg-0.037%Zr合金分别压缩至塑性变形量为2%、4%、6%后反向拉伸至累积塑性变形量为1%和压缩至塑性变形量为6%后反向拉伸至累积塑性变形量为2%的压缩-拉伸试样作为再压缩的初始样品,实验结果表明在压缩前进行退火热处理,有助于得到细小的孪晶,而且孪晶发生率较未经退火的试样压缩时低或者相等。此四种试样中残余的孪晶量较多,退火后,合金元素偏聚至孪晶界面上的机会就较多,从而钉扎孪晶界,当再次压缩的时候,孪晶界面就不容易向基体扩展,所以,经过退火热处理后的试样在再次压缩测试时,孪晶片层就更细小,且孪晶发生率更低。经过退火热处理的试样的屈服强度均较未经退火热处理的高,对孪晶镁合金进行退火热处理有利于强化合金。
【关键词】：变形路径 孪晶厚长比 屈服强度 退火热处理
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 镁及镁合金的性质及其应用10-12
• 1.1.1 镁及镁合金的性质10-11
• 1.1.2 镁及镁合金的应用11-12
• 1.2 镁合金的塑性变形机制12-18
• 1.2.1 镁合金的滑移12-14
• 1.2.2 镁合金中的孪生与退孪生14-17
• 1.2.3 孪生在镁合金塑性变形中的作用17-18
• 1.3 变形路径对镁合金性能的影响18-21
• 1.3.1 变形路径对镁合金孪晶的影响18-19
• 1.3.2 变形路径对力学性能的影响19-21
• 1.4 退火对孪晶的强化作用21-22
• 1.5 课题的意义和主要研究内容22-24
• 1.5.1 研究意义22-23
• 1.5.2 主要研究内容23-24
• 2 挤压退火态镁合金在不同变形路径下的显微组织演变24-54
• 2.1 实验材料及实验方法24-27
• 2.1.1 技术路线24-25
• 2.1.2 实验材料25
• 2.1.3 力学性能实验25-27
• 2.1.4 显微组织观察27
• 2.2 实验结果27-38
• 2.2.1 不同压缩变形量下的显微组织及孪晶特征参量统计结果27-30
• 2.2.2 压缩至 2%后反向拉伸变形的显微组织和孪晶特征参量统计结果30-32
• 2.2.3 压缩至 4%后反向拉伸变形的显微组织及孪晶特征参量统计结果32-35
• 2.2.4 压缩至 6%后反向拉伸变形的显微组织及孪晶特征参量统计结果35-38
• 2.3 结果分析38-51
• 2.3.1 压缩-拉伸对孪晶形貌的影响38-39
• 2.3.2 不同变形路径相同变形量对孪晶形貌的影响39-46
• 2.3.3 变形路径对镁合金屈服不对称性的影响46-51
• 2.4 本章小结51-54
• 3 退火对孪晶镁合金的影响54-76
• 3.1 实验材料及实验方法54-56
• 3.1.1 实验材料54
• 3.1.2 预变形实验54
• 3.1.3 退火实验54-55
• 3.1.4 压缩测试实验55-56
• 3.1.5 显微组织观察56
• 3.2 实验结果56-69
• 3.2.1 2#-2-0 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果56-58
• 3.2.2 2#-2-1 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果58-60
• 3.2.3 2#-4-0 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果60-62
• 3.2.4 2#-4-1 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果62-63
• 3.2.5 2#-6-0 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果63-66
• 3.2.6 2#-6-1 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果66-67
• 3.2.7 2#-6-2 试样压缩后的显微组织及孪晶特征参量统计结果67-69
• 3.3 结果分析69-74
• 3.3.1 退火热处理对孪晶的影响69-71
• 3.3.2 退火热处理对屈服强度的影响71-74
• 3.4 本章小结74-76
• 4 结论76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-85

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6 王s，

本文编号：1122189