Mg-Gd-Y系高强镁合金热机械加工工艺、组织及性能研究

发布时间：2017-08-19 12:09

  本文关键词：Mg-Gd-Y系高强镁合金热机械加工工艺、组织及性能研究

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【摘要】：镁合金作为最轻的金属结构材料，综合其本身的易回收、可循环利用特性，逐渐被应用到航空、汽车、电子领域，成为新一代高性能绿色环保材料。其中，Mg-Gd-Y系列合金具有强度高、抗氧化及耐高温蠕变等特性，备受研究者的关注。但是，大量稀土元素的加入会使材料呈现一定的脆性，，热变形加工是优化镁合金组织、改善力学性能的主要方法，本文对Mg-Gd-Y系镁合金的热变形工艺进行研究，开展了以下几方面工作： 研究了快速、多向锤锻工艺对Mg-Gd-Y稀土合金微观组织及力学性能的影响。稀土镁合金经快速多向锻造后产生了大量的孪晶，孪晶通过相互交叉使晶粒迅速得到细化。EW75合金450℃锻造150道次后，晶粒内出现大量交叉孪晶，孪晶界出现细小的再结晶晶粒，GW93和GW531合金经过锻造后，动态再结晶组织越发明显，再结晶程度随稀土含量降低而升高。锻造态合金在400℃拉伸达到超塑性，延伸率较固溶态提升了十倍，其优异的高温塑性意味着锻造开坯后，合金可以进行高速率、大变形量加工。 研究了Mg-Gd-Y稀土合金大应变量降温多向锻造开坯过程中组织和性能的变化。410℃和440℃锻压产生大量析出相，抑制了再结晶进行，导致晶粒沿最后锻压方向严重变形，形成压缩流线，而470℃锻压得到平均晶粒度15um的弱织构再结晶组织，少量析出相限制了再结晶长大和旋转，500℃锻压发生再结晶长大，组织不均匀。实验证明，在470℃下锻压可以得到弱织构、高塑性板坯，室温延伸率达到21%，相对于固溶态提升了20倍，对板坯的二次加工极为有利。 研究了Mg-Gd-Y稀土合金不同的挤压温度对组织和性能的影响。GW93合金在400℃挤压后形成一种由挤压拉长的大变形晶粒和晶界上的再结晶小晶粒构成的双模组织，440℃挤压再结晶比例升高，双模组织弱化，480℃挤压，再结晶几乎进行完全，双模组织几乎消失。400℃挤压的合金具有最高抗拉强度413MPa，延伸率10%，基面强化和残余内应力共同提升了强度，而细小的再结晶组织使材料保持了一定的塑性，经200℃峰值时效60小时后，室温抗拉强度达到508MPa，晶界和晶粒内大量纳米颗粒相限制了位错滑移，减弱了晶粒间变形的传递，使材料的强度大幅提升。
【关键词】：Mg-Gd-Y系合金 多向锻造 挤压 组织变化 力学性能
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306;TG146.22
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 镁及镁合金的基本特性13-14
• 1.2 稀土镁合金的研究现状14-15
• 1.2.1 Mg-RE 系合金14-15
• 1.2.2 高强 Mg-Gd-Y 系合金15
• 1.3 镁合金强化机制15-16
• 1.4 镁合金变形机制16-20
• 1.4.1 镁合金中的滑移16-17
• 1.4.2 影响镁合金滑移的因素17-19
• 1.4.3 镁合金中的孪生19
• 1.4.4 镁合金中孪生的影响因素19-20
• 1.5 镁合金的动态再结晶20-22
• 1.6 镁合金中的织构22-23
• 1.7 镁合金的塑性加工技术23-26
• 1.7.1 挤压成型23-24
• 1.7.2 锻造成型24-25
• 1.7.3 轧制成型25
• 1.7.4 强塑性变形25-26
• 1.8 本论文研究的目的、意义及内容26-28
• 1.8.1 论文研究的目的及意义26-27
• 1.8.2 研究内容27-28
• 第二章 快速、多向锤锻过程中 Mg-Gd-Y 合金组织、性能的变化28-41
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验过程29-30
• 2.2.1 合金冶炼29
• 2.2.2 锻造工艺29-30
• 2.3 EW75 合金的高速多向锻造30-39
• 2.3.1 固溶态 EW75 合金的组织和室温力学性能30-31
• 2.3.2 EW75 合金 400℃多向高速锻造及退火后的组织及室温力学性能31-35
• 2.3.3 EW75 合金 450℃多向锻造组织及高温力学性能35-37
• 2.3.4 GW93、GW531 合金 450℃锻造 150 道次的组织及力学性能37-39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 恒温多向锻造过程中 Mg-Gd-Y 合金组织、性能的变化41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验过程42-43
• 3.3 组织分析43-51
• 3.3.1 EW75 合金原始固溶态组织43-44
• 3.3.2 EW75 合金不同温度锻造后的组织44-48
• 3.3.3 EW75 合金不同温度锻造组织的织构48-49
• 3.3.4 力学性能分析49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 挤压过程中 Mg-Gd-Y 合金组织、性能的变化52-64
• 4.1 引言52-53
• 4.2 实验过程53-54
• 4.3 组织分析54-58
• 4.3.1 GW93 合金原始固溶态组织54
• 4.3.2 GW93 合金不同温度挤压后的组织54-58
• 4.4 GW93 合金挤压样品的织构58-59
• 4.5 GW93 挤压合金的室温拉伸力学性能59-63
• 4.6 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王祝堂;;镁板材轧制工艺及性能[J];有色金属加工;2004年03期

2 张奎;李兴刚;李永军;马鸣龙;;Effect of Gd content on microstructure and mechanical properties of Mg-Y-RE-Zr alloys[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2008年S1期

3 张新明,彭卓凯,陈健美,邓运来;耐热镁合金及其研究进展[J];中国有色金属学报;2004年09期

4 刘楚明;李冰峰;王荣;李慧中;陈志永;;二次挤压对Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金显微组织及力学性能的影响[J];中国有色金属学报;2010年02期

5 李锋,林立,童晓e

本文编号：700614