等通道转角挤压对ZAM63-xSi镁合金组织及性能的影响

发布时间：2020-08-05 11:57

【摘要】：镁合金具有优异的室温性能,但当温度超过393K时,高温性能显著下降,其应用受到极大限制。将廉价的Si元素添加到镁合金中,可以形成高温稳定相(Mg_2Si)来提升合金的高温性能,克服了稀土镁合金高成本的局限性,对拓宽镁合金的应用具有重要意义。本文以ZAM63(wt.%)合金为基体,在优化Si含量的基础上,系统地研究了等通道转角挤压(ECAP)不同道次、不同路径对ZAM63-1Si铸态合金组织及力学性能的影响。此外,对铸态含Si合金抗蠕变性能以及优选合金不同道次、不同路径挤压后的抗蠕变性能进行比较分析,并系统地研究了抗蠕变性能最优合金的高温蠕变机制。主要得出以下结论:(1)铸态ZAM63-xSi(x=1,2,3 wt.%)合金主要由α-Mg、Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、MgZn和Mg_2Si相组成。随着Si含量的增加,Mg_2Si相逐渐由汉字状向粗大块状转变,合金屈服强度和抗拉强度先增加后减小,而伸长率则一直降低。ZAM63-1Si合金综合力学性能最好,抗拉强度和伸长率分别达到了128MPa和1.8%。(2)ECAP可以显著细化ZAM63-1Si合金基体晶粒及改变第二相的形貌分布,其作用机制为机械剪切破碎和动态再结晶。B_C路径1道次挤压后合金晶粒明显细化、第二相基本被挤碎,但仍然分布在原位附近,室温性能明显提升;2道次挤压后,合金平均晶粒更加细化,第二相分布更加均匀,并呈条带状分布;4道次挤压后,合金中部分晶粒开始长大,第二相分布更加弥散。其中1道次后合金的屈服强度最高,达到了147MPa;4道次后合金综合性能最好,抗拉强度和伸长率分别达到了283MPa和25.8%;B_(C-m)路径4道次变形后第二相分布发生改变,但弥散程度变化不大,合金中大晶粒数量增多,抗拉强度和伸长率分别为288MPa和13.7%。(3)B_C路径挤压态ZAM63-1Si合金高温抗蠕变性能明显优于铸态合金。并且随着挤压道次的增加,合金的抗蠕变性能逐渐增强,4道次后合金的稳态蠕变速率为1.41E-6 s~(-1)。与B_C路径4道次变形相比,B_(C-m)路径4道次抗蠕变性能变差,稳态蠕变速率增加到1.93E-6 s~(-1)。(4)在(448~498K)/(50~70MPa)的蠕变条件下,B_C路径4道次变形后合金的应力指数分别为4.76、5.55、6.22,蠕变激活能分别为62、71、84kJ/mol。蠕变机制由低温时受扩散控制的位错攀移机制,逐渐过渡为高温时位错攀移和第二相增强共同作用蠕变机制。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22;TG379

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本文编号：2781517