ZK60-RE半固態(tài)球晶組織生成及高固相率下觸變行為研究.pdf

1、高強(qiáng)稀土ZK60-RE鎂合金除了密度小、比剛度、比強(qiáng)度高，機(jī)加工性能好等優(yōu)點(diǎn)以外，還具有自身強(qiáng)度高，流動(dòng)性能、耐蝕性、鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足交通工具輕量化的要求。
　　經(jīng)過三十多年的發(fā)展，半固態(tài)成形技術(shù)已經(jīng)廣泛被人們所認(rèn)知，低的成形力和高的材料流動(dòng)性能使該技術(shù)有著強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)與鍛造技術(shù)在生產(chǎn)形狀復(fù)雜且高力學(xué)性能要求零件遇阻時(shí)，半固態(tài)成形技術(shù)作為金屬加工一種補(bǔ)充開始突顯出其潛在的應(yīng)用前景，究其本質(zhì)源于半固態(tài)溫

2、度下固-液兩相共存、球晶組織及觸變行為。
　　本文依據(jù)半固態(tài)合金的選用原則將高強(qiáng)稀土ZK60-RE鎂合金應(yīng)用于半固態(tài)成形技術(shù)。采用鑄造法、等徑道角擠壓法（ECAE法）、液相線模鍛法分別制備了半固態(tài)ZK60-RE鎂合金坯料，通過Matlab軟件對(duì)ZK60-RE鎂合金不同半固態(tài)溫度下金相圖像進(jìn)行計(jì)算及分析，得到其固相率隨溫度變化曲線，并對(duì)三種制坯工藝得到的ZK60-RE鎂合金進(jìn)行半固態(tài)二次重熔球化處理實(shí)驗(yàn)，得到晶粒平均尺寸依次是鑄造法

3、、液相線模鍛法、ECAE法，其最小晶粒平均尺寸分別為：44μm、30μm、18μm；晶粒平均形狀因子從大到小（晶粒球化程度）分別為1.21、1.07、1.02；之后對(duì)三種坯料球晶化進(jìn)程中的組織演變和能量條件進(jìn)行比較，獲得ECAE法在球化速度和球晶度方面比之前兩種方法具有明顯優(yōu)勢(shì)，其緣由在于ECAE方法具有更高的儲(chǔ)存能所致。
　　通過熱模擬試驗(yàn)研究了半固態(tài)ZK60-RE鎂合金等溫壓縮變形下的觸變行為，依據(jù)不同條件下真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線

4、及其對(duì)應(yīng)的微觀組織變化分析，得到了靜置時(shí)間、半固態(tài)溫度、應(yīng)變速率和保溫時(shí)間等外變量及晶粒尺寸、晶粒形狀因子和對(duì)組織均勻性等內(nèi)變量對(duì)半固態(tài)觸變行為的影響，提出了觸變強(qiáng)度是觸變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流動(dòng)應(yīng)力，即真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力的概念，以此表征半固態(tài)下觸變行為的力學(xué)特征。同時(shí)得到觸變強(qiáng)度隨半固態(tài)溫度（固相率）的升高而降低；隨應(yīng)變速率的增加而增加；隨晶粒尺寸的增加而減??；隨晶粒形狀因子的減小而減小；隨組織均勻性的增加而減小。得到應(yīng)變速率對(duì)半固態(tài)

5、ZK60-RE鎂合金觸變行為的影響規(guī)律：應(yīng)變速率為0.01s-1和0.1s-1時(shí)，壓縮過程真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線只有一個(gè)峰值應(yīng)力，即觸變強(qiáng)度，并且曲線下降階段緩慢；而應(yīng)變速率為1s-1和10s-1時(shí)，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線除了觸變強(qiáng)度外，在隨后應(yīng)變處出現(xiàn)多個(gè)峰值應(yīng)力，曲線驟增驟減。同時(shí)還得到半固態(tài)ZK60-RE鎂合金觸變行為的微觀機(jī)制主要是晶界變形和液相流動(dòng)路徑形成相結(jié)合的變形機(jī)制，其中晶界處液相存在，是保證晶界變形的必要條件。
　　在研

6、究半固態(tài)ZK60-RE鎂合金觸變行為的力學(xué)本質(zhì)基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)分析方法，研究鑄造法、ECAE法和液相線模鍛法等三種制坯方法得到的ZK60-RE鎂合金坯料在壓縮變形過程流變學(xué)參數(shù)變化規(guī)律，通過對(duì)數(shù)曲線擬合，得到半固態(tài)ZK60-RE鎂合金的冪率方程中冪指數(shù)的變化范圍是為-1.140～-1.395。根據(jù)試驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，利用“時(shí)溫疊加法”描述未知的曲線，得到描述表觀粘度與剪切速率的關(guān)系方程為：η1=k·10exp(lgη1-lgη)·γn-1。上