Mg-7Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr合金的高温拉伸变形及机制研究

发布时间：2017-09-06 12:31

  本文关键词：Mg-7Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr合金的高温拉伸变形及机制研究

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【摘要】：本文选取中间合金熔炼浇注得到Mg-7Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr合金,对试样进行双级均匀化处理和450℃×60 min的固溶处理,然后进行高温拉伸至断裂实验、固定应变拉伸实验,部分试样经单、双级时效处理后进行高温拉伸至断裂实验,以研究长周期堆垛结构相(Long Period Stacking Order,LPSO)与高温力学性能、蠕变机制的关系及双级时效对合金力学性能的影响。在460℃×6 h+520℃×16 h的双级均匀化处理后,合金主要由?-Mg基体、Mg(GdYZn)共晶组织、18R型的Mg12YZn相和单质Zr组成,?-Mg基体中存在致密的条纹状组织。在温度分别为450、475和500℃,应变率分别为10-3和5×10-4 s-1下进行高温拉伸至断裂实验(Elongation to Failure,EF),结果表明:只有在500℃变形时,应力应变曲线上会出现相对较长的稳态变形区;当变形温度相同时,应变率的减小对峰值应力的影响不大,但是对延伸率的影响较明显。对EF实验后的试样的光学显微组织的观察和分析表明:在变形过程中均出现了动态再结晶,条纹状组织在500℃变形时发生扩散分解,逐渐消失;晶界附近残余的块状组织为Mg12YZn相。在上述高温变形条件下,合金的应力指数n≈2,高温变形机制以晶界滑移为主;变形激活能Q在180~240 kJ/mol之间,较高的激活能与试样组织中高温稳定相Mg12YZn相和条纹状组织对位错运动的阻碍有关。固定应变实验条件为500℃、10-3 s-1,真应变分别为0.2、0.4和0.6。变形过程中共晶组织扩散分解,残余的块状组织为18R型的LPSO结构相Mg12YZn;基体内部的条纹状组织为6H型的LPSO结构相,该相会随着变形的进行发生缓慢分解。6H和18R的LPSO相在高温变形过程中通过与位错的交互作用、对晶界运动的钉扎来提高合金高温变形的强度。试样经单级时效处理(200℃×24 h)、双级时效处理(90℃×16 h+200℃×24 h)后在温度分别为150、200和250℃、应变率分别为10-3和10-4 s-1条件下进行EF实验,之后观察光学显微组织。结果表明:试样经两种热处理后均强度提高和塑性降低,横截面组织上存在一些颗粒状析出相和细小晶粒。双级时效对试样力学性能的改善并不明显。
【关键词】：镁合金 长周期堆垛结构相 高温拉伸 激活能 双级时效
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 镁及镁合金10-14
• 1.2.1 镁的性质及应用10-12
• 1.2.2 镁合金的特点及应用12-14
• 1.3 镁合金高温变形机制的特点及分类14-17
• 1.3.1 镁合金高温变形机制的特点14
• 1.3.2 镁合金高温变形机制的分类14-17
• 1.4 镁合金的强化17-19
• 1.4.1 合金强化17-18
• 1.4.2 细晶强化18-19
• 1.5 高强度稀土镁合金19-20
• 1.5.1 高强度镁合金的发展及现状19
• 1.5.2 常见的高强度稀土镁合金系19-20
• 1.6 选题背景及意义20-22
• 2. 实验方法及设备22-30
• 2.1 实验方案22
• 2.2 合金制备22-23
• 2.3 合金ICP成分检测23
• 2.4 DSC差热分析23-24
• 2.5 热处理24-25
• 2.5.1 合金的均匀化处理24
• 2.5.2 合金的固溶处理24-25
• 2.6 高温力学性能检测25-28
• 2.6.1 高温拉伸试样的制备25
• 2.6.2 高温拉伸设备25
• 2.6.3 高温拉伸试验的数据处理25-28
• 2.6.4 固定应变实验28
• 2.7 合金的显微组织与相分析28-30
• 2.7.1 金相组织观察28
• 2.7.2 扫描电镜分析28-29
• 2.7.3 透射电镜分析29
• 2.7.4 X射线衍射分析29-30
• 3. 合金的高温拉伸行为及变形机制分析30-45
• 3.1 合金的显微组织、元素分布及物相组成30-32
• 3.1.1 均匀化热处理对铸态组织的影响30-31
• 3.1.2 合金均匀态的元素分布31-32
• 3.1.3 均匀态合金的相分析32
• 3.2 拉伸至断裂实验32-38
• 3.2.1 真应力-真应变曲线32-33
• 3.2.2 不同EF条件下的显微组织33-38
• 3.3 变形机制分析38-43
• 3.3.1 应力指数n值计算39-42
• 3.3.2 蠕变激活能Q的计算42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4. 高温变形过程中的显微组织演变45-49
• 4.1 固定应变45-46
• 4.1.1 固定应变实验45
• 4.1.2 拉伸变形中的显微组织45-46
• 4.2 LPSO相的强化作用分析46-48
• 4.2.1 LPSO相的表征46-47
• 4.2.2 LPSO相与位错的交互作用47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5. 双级时效对高温力学性能的影响49-54
• 5.1 EF实验49-50
• 5.2 EF实验后的光学显微组织50-54
• 6. 结论54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60
• 作者简介60-61

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本文编号：803147