往复挤压Mg-Gd二元合金强化机制研究

发布时间：2018-01-27 17:05

  本文关键词： 镁 往复挤压 晶粒尺寸 织构 力学性能　出处：《上海交通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以Mg-1Gd(0.73wt.%Gd),Mg-4Gd(3.62wt.%Gd)二元合金和纯镁为研究对象,采用金相显微技术(OM)、电子背散射技术(EBSD)、扫描电子显微技术(SEM)和室温拉伸试验研究了晶粒尺寸,位向角,织构类型和强度等随着往复挤压道次和温度的演变规律;探讨了晶粒尺寸,织构类型以及稀土元素(Gd)对往复挤压镁合金的强塑性的影响规律,获得如下结果:细晶强化是镁及镁合金往复挤压后性能提高的主要原因之一。纯镁在350℃往复挤压2道次后,组织均匀,晶粒尺寸由约2×5mm的柱状晶下降为50μm左右的等轴晶,屈服强度由初始的12MPa提高到60MPa,随着往复挤压温度的下降,晶粒尺寸显著降低,屈服强度明显提高,不同温度(250℃,350℃,450℃)下往复挤压2道次的纯镁其屈服强度和晶粒尺寸之间满足Hall-Petch关系,可表述为σs=5.4+338.6d-1/2。Mg-Gd二元合金350℃往复挤压2道次后,组织由粗大的拉长晶粒和细小的再结晶晶粒共同组成,Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的平均晶粒度分别为12μm和10μm左右。随着往复挤压道次的增加,组织均匀性增加,晶粒进一步细化,屈服强度和延伸率均显著上升。当挤压道次增加到8时,Mg-Gd合金中组织以细小的再结晶晶粒为主,Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的平均晶粒尺寸分布降为2μm和1.5μm,屈服强度分别由初始状态的20MPa和30MPa提高到181MPa和240MPa。在350℃下往复挤压2,4,8道次的Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的屈服强度和晶粒尺寸之间分别满足σs=135.3+61.3d-12和σs=118.2+144.4d-12。织构的类型和强度对往复挤压镁合金强韧化的有着重要影响。经350℃往复挤压后,随着挤压道次的增加,纯镁的晶粒尺寸无明显变化,而屈服强度随道次增加而下降,延伸率随之上升,这主要是由织构的软化引起的。随往复挤压道次的增加,纯镁的织构强度增加,其{0001}基面与挤压方向的夹角由25°逐渐转到40°左右,基面滑移系的Schmid因子和织构强度呈正相关,使得基面滑移随道次的增加而变得容易。350℃往复挤压后,Mg-1Gd合金呈现基面与挤压方向成40°~60°的夹角的织构。其基面滑移系的Schmid因子和织构强度呈负相关,织构的强度增强,基面滑移变得困难,导致材料的屈服强度上升而延伸率下降。Mg-1Gd合金在往复挤压4道次后,其组织较2道次时显著细化,而延伸率却较后者出现下降,主要是由于变形4道次后,织构强度增强,基面滑移系的Schmid因子显著下降。Gd元素的加入对镁合金性能的提升显著,Mg-1Gd和Mg-4Gd二合金获得了显著的固溶强化效应,随着Gd含量上升,屈服强度显著上升,延伸率下降。在往复挤压过程中,固溶在镁基体中的Gd原子延缓了动态再结晶进程,有效地细化了动态再结晶晶粒,同时改变了织构类型,弱化了织构强度,从而使镁-Gd二元合金的强度和塑性都获得了显著增强。
[Abstract]:In this paper, the binary alloy of Mg-1GdT 0.73wt. and the pure magnesium alloy Mg-4GdP3. 62wt. Gdt were studied. Metallographic microscopy was used to study the alloy. Electron backscattering (EBSD), scanning electron microscopy (SEM) and tensile tests at room temperature were used to study the grain size and potential angle. The evolution law of texture type and strength with reciprocating extrusion pass and temperature; The effect of grain size, texture type and rare earth element (Gd) on the strong plasticity of reciprocating extruded magnesium alloy was discussed. The results are as follows: fine grain strengthening is one of the main reasons for the improvement of properties of magnesium and magnesium alloys after reciprocating extrusion. The microstructure of pure magnesium is uniform after 2 passes of reciprocating extrusion at 350 鈩，

本文编号：1468962