超高塑性VK21合金室温变形机理及强化

发布时间：2023-03-19 15:16

　　镁合金室温变形可启动的独立滑移系少,室温塑性差、加工成形困难,传统加工方法无法打破强度与塑性互斥难题,严重限制了其广泛应用。本文主要工作是采用常规快速挤压成形工艺制备超高塑性VK21变形镁合金(室温拉伸断后伸长率大于45%),通过对挤压参数及热处理工艺的调整,实现合金组织的可调,力学性能的可控。采用EBSD准原位迹线分析及TEM双束衍射等技术分析室温拉伸变形过程合金的织构演变、孪生行为、滑移系的启动及位错组态特征,揭示了VK21镁合金的室温变形的超高塑性机理。通过少量Zn元素的合金化,进一步提升合金的屈服强度,并研究Zn元素的添加对合金组织与性能的影响规律,阐明Zn元素对超高塑性VK21镁合金的强化机理。常规快速挤压成形制备的VK21合金棒材组织中含有大量沿挤压方向分布的细晶带,呈现出稀土织构特征。通过对挤压参数和热处理工艺的调整优化,可改善合金的综合力学性能。超高塑性VK21合金组织中细晶带数目越多,合金拉伸屈服强度越高;常规晶粒尺寸越大,合金的室温断后伸长率越高。在室温拉伸变形过程中,合金常规晶粒内部产生拉伸孪晶,而细晶带内未产生孪晶,大量的基面滑移和拉伸孪晶相互作用,协调变形。随...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 高塑性变形镁合金研究现状及进展
        1.2.1 高塑性商用合金
        1.2.2 高塑性Mg-RE系合金
        1.2.3 高塑性Mg-Li系合金
        1.2.4 高塑性Mg-Zn-Ca合金
    1.3 镁合金室温变形机理
        1.3.1 位错滑移
        1.3.2 孪生
        1.3.3 扭折变形
        1.3.4 晶界滑动
        1.3.5 织构
        1.3.6 临界分切应力
    1.4 镁合金的强化
        1.4.1 合金化强化
        1.4.2 细晶强化
        1.4.3 织构强化
        1.4.4 特殊变形方式强化
    1.5 课题的研究目的及内容
        1.5.1 课题的研究目的
        1.5.2 课题的主要研究内容
2 实验材料及方法
    2.1 合金的设计及制备
        2.1.1 合金设计及成分
        2.1.2 合金的制备方法
    2.2 合金的测试手段及表征方法
        2.2.1 合金成分及物相分析
        2.2.2 合金形貌观察
    2.3 合金变形机理的分析方法
        2.3.1 EBSD迹线分析
        2.3.2 TEM双束衍射判断位错类型
    2.4 合金性能测试及变形处理
        2.4.1 常规室温拉伸力学性能测试
        2.4.2 原位拉伸实验
        2.4.3 温压缩实验
3 超高塑性VK21镁合金的组织、性能及调控
    3.1 常规快速成形的VK21合金组织与性能
        3.1.1 铸态和挤压态VK21合金的显微组织
        3.1.2 挤压态VK21镁合金的织构
        3.1.3 铸态及挤压态VK21合金的室温拉伸力学性能
    3.2 不同挤压参数和热处理工艺VK21合金的组织与性能
        3.2.1 不同冷却速率VK21合金的组织与力学性能
        3.2.2 不同挤压速度VK21合金的组织与力学性能
        3.2.3 不同预镦粗变形量VK21合金的组织与力学性能
        3.2.4 不同热处理工艺制备的VK21合金的组织与力学性能
        3.2.5 不同退火时间VK21合金的组织与力学性能
        3.2.6 不同挤压比制备的VK21合金的组织与力学性能
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 细晶带与常规晶粒的组织与织构
        3.3.2 不同挤压参数、热处理工艺制备合金的织构
        3.3.3 挤压参数、热处理工艺与VK21镁合金组织、性能的调控关系
    3.4 本章小结
4 超高塑性VK21镁合金室温变形机理
    4.1 超高塑性VK21合金初始组织与织构
    4.2 室温拉伸的变形机理
        4.2.1 非准原位拉伸过程组织与孪生的演变
        4.2.2 非准原位拉伸过程织构的演变
        4.2.3 准原位拉伸过程滑移迹线分析
        4.2.4 拉伸过程的双束衍射位错分析
        4.2.5 拉伸断口形貌分析
    4.3 超高塑性VK21合金的拉压不对称
        4.3.1 拉压力学性能及拉压不对称性
        4.3.2 拉压屈服后的组织与孪晶分析
    4.4 本章小结
5 超高塑性VK21镁合金的强化
    5.1 VK21+xZn合金的显微组织及物相分析
        5.1.1 铸态VK21+xZn合金的显微组织及物相分析
        5.1.2 挤压态VK21+xZn合金的显微组织及物相分析
    5.2 铸态及挤压态VK21+xZn合金的室温拉伸力学性能
    5.3 挤压态VK21+xZn合金的织构变化
    5.4 分析与讨论
        5.4.1 Zn添加对VK21+xZn合金组织的影响
        5.4.2 Zn添加对VK21+xZn合金变形模式的影响
        5.4.3 VK21+xZn室温拉伸过程位错的启动
    5.5 本章小结
6 结论
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读硕士学位期间所获奖励
    C.学位论文数据集
致谢



本文编号：3765478