初始取向对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热压缩动态再结晶行为的影响

发布时间：2020-06-19 18:21

【摘要】：稀土镁合金作为一种新型轻质材料,不仅具有传统镁合金的各种特点,还具有耐热性能好,高温强度高等特点,在航天航空、汽车及3C电子产品等领域应用广泛。动态再结晶(DRX)作为镁合金中最主要的晶粒细化机制,能够起到强化合金的效果,进而对镁合金力学性能和塑性成形能力有重要的影响。因此,对稀土镁合金DRX行为的研究成为当前的热点话题。目前,对稀土镁合金DRX行为影响因素的研究主要集中在对变形程度、变形温度、应变速率等方面的研究,而对初始取向的研究还很罕见。本文选用Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(wt.%)合金铸锭作为研究材料,均匀化处理+平面应变压缩变形制备出具有强基面织构的镁合金板块,从中截取出压缩轴与镁合金板块的法向(ND)呈0°、45°和90°的三种长方体试样作为初始试样,在不同的变形程度(压下量为10%、20%、30%、40%和50%)、变形温度(380℃、450℃和520℃)和应变速率(0.001s~(-1)、0.1s~(-1))下进行平面应变压缩变形实验,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术,对压缩变形前后试样的微观组织和织构情况进行表征,从而得出在不同的变形条件下,初始取向对稀土镁合金热压缩DRX行为的影响规律,以及不同初始取向的试样在热压缩变形过程中开启的不同的滑移机制,并讨论初始取向是如何通过影响开启的滑移机制类型从而影响到其DRX行为。主要的研究结果有:1、热压缩变形后,不同初始取向的试样中DRX晶粒所占的面积分数的差异性在于:0°试样中DRX晶粒所占的面积分数最大,90°试样中次之,45°试样中最小;但是随着变形程度(压下量)的增加、变形温度的升高、应变速率的下降,上述得到的这种差异性逐渐减小。2、初始取向是通过影响稀土镁合金热压缩变形过程中开启的滑移机制类型,从而影响到其DRX行为。(1)0°试样热压缩变形后织构变化不明显,大部分晶粒的c轴与压缩方向平行,表明在热压缩变形过程中c+a锥面滑移容易开启。由于c+a锥面滑移的临界分切应力(CRSS)很大,导致位错密度较高,促进DRX的发生,因此0°试样中DRX晶粒所占的面积分数最大。(2)45°试样热压缩变形后织构发生明显变化,部分晶粒的c轴与压缩方向平行,部分晶粒的c轴与压缩方向接近垂直,表明在热压缩变形过程中a基面滑移和a柱面滑移容易开启。由于a基面滑移和a柱面滑移的开启,导致位错密度显著下降,抑制DRX的发生,因此45°试样中DRX晶粒所占的面积分数最小。(3)90°试样热压缩变形后织构变化不明显,大部分晶粒的c轴与压缩方向垂直,表明在热压缩变形过程中a柱面滑移最容易开启。a柱面滑移的开启,导致位错密度下降,延缓DRX的发生,因此90°试样中DRX晶粒所占的面积分数介于0°试样和45°试样之间。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22
【图文】：

图 1.1 镁合金中主要的滑移面和滑移方向：（a）<a>基面滑移；（b）<a>柱面滑移；（c）<a>锥面滑移；（d）< c+a >锥面滑移。由 Von-Mises 准则可知，要协调多晶体材料各晶粒之间的任意变形，至少要有 5 个独立的滑移系开启[54]。在镁合金中，<a>基面滑移和<a>柱面滑移同时开启，能够提供 4个独立的滑移系。因此，为了协调镁合金的塑性变形，必须使锥面滑移充分启动。由于<a>锥面滑移从晶体学角度能看是柱面和基面交滑移产生的，前面这三种滑移系全都开启也只能提供 4 个独立的滑移系。因此为了协调镁合金材料各晶粒的变形，<c+a>锥面滑移非常重要。<c+a>锥面滑移能够协调 c 轴方向的应变，还能够提供另外的滑移系，从而使独立的滑移系达到 5 个，满足协调镁合金材料各晶粒变形的要求[55]。1.2.2 镁合金的孪生孪生是镁合金塑性变形过程中重要的变形机制。晶体受到切应力后，其中的一部分

1 实验材料本课题所选用的材料是 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr（wt.%）合金铸锭，铸锭样品的300 35mm，其实际化学成分组成如表 2.1 所示。表 2.1 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr（wt.%）铸锭的实际化学成分Gd Y Zn Zr Si Cu Fe M2.88 4.00 2.00 0.50 <0.01 <0.01 <0.01 BaMg-Gd-Y-Zn-Zr 耐热稀土镁合金铸锭的微观组织如图 2.1 所示。从图中可以看合金铸锭的组织中基本都是等轴晶粒，晶粒大小均匀，其平均晶粒尺寸约为 4表明[95]，该 Mg-Gd-Y-Zn-Zr 合金铸锭的微观组织主要有 α-Mg 基体，以及分布近的(Mg,Zn)24(Y,Gd)5相和 Mg12(Y,Gd)Zn 相，其中在 α-Mg 基体晶粒内部分布量的层片结构。

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本文编号：2721170