Ti彌散強化超細晶AZ31鎂合金制備與組織性能研究.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強度高、比剛度大、抗碰撞能力強、易于回收利用等諸多突出優(yōu)點，因此在航空航天、汽車、光學儀器等領域具有極重要的應用價值與應用前景。但是，多數(shù)工業(yè)鎂合金強度都較低，當溫度升高時強度還會大大降低。因此本文中提出利用機械球磨技術(shù)向固溶強化型AZ31鎂合金中引入輕質(zhì)、高強、高熱穩(wěn)定性的金屬Ti彌散強化相質(zhì)點，突破熔煉法不能制備這類鎂基材料的局限，以粉末冶金與塑性變形相結(jié)合的技術(shù)途徑，制備出超細Ti彌散相強化型細晶AZ31鎂合金

2、材料，創(chuàng)立一種新型的低成本、輕質(zhì)高強耐熱鎂合金材料體系。其基本過程是：首先通過機械球磨的方法制備了超細Ti彌散強化納米晶AZ31鎂合金粉末，再經(jīng)過真空熱壓以及擠壓的方法完成塑性固結(jié)致密化，得到Ti彌散強化細晶AZ31鎂合金棒材。
　　研究了機械球磨制備納米晶AZ31Mg-Ti合金粉末過程中球磨工藝對組織演變的影響。確定了機械球磨過程中基體晶粒尺寸的變化規(guī)律，Ti相的尺寸與分布的變化規(guī)律以及合金粉末在機械球磨過程中粉末形貌與尺寸的變

3、化規(guī)律。經(jīng)過110h球磨，得到了含Ti量分別為9wt.％，18wt.%以及27wt.%且晶粒尺寸為108nm，86nm和66nm的Ti彌散分布的納米晶AZ31鎂合金粉末，并且球磨后Ti在鎂合金中的固溶度分別為0.22at.%，0.72at.%以及1.27at.%。
　　利用黃培云雙對數(shù)壓制方程通過線性擬合的方法研究了不同球磨時間以及不同AZ31Mg-Ti合金粉末的壓制特性。通過冷壓實驗可以得出機械球磨法是一種細化晶粒，增強第二相粒

4、子彌散強化作用，提高材料機械性能的有效方法。Ti的加入可以顯著改善AZ31鎂合金的室溫和高溫壓縮性能，Ti彌散強化AZ31鎂合金冷壓坯室溫屈服強度達到293MPa，在300℃時的屈服強度在60MPa以上。
　　研究了Ti彌散強化AZ31鎂合金冷壓坯的組織熱穩(wěn)定性，退火過程中Ti彌散強化AZ31鎂合金晶粒長大規(guī)律符合長大動力學方程：Dn-D0n=kt。含Ti量為9wt.%，18wt.%，27wt.%的Ti彌散強化AZ31鎂合金晶粒長

5、大指數(shù)n分別為6，7，8，晶粒長大激活能分別為107kJ/mol，120kJ/mol和147kJ/mol。
　　通過真空熱壓和擠壓的方法制備了晶粒尺寸在800nm左右的Ti彌散強化超細晶AZ31鎂合金棒材。通過室溫力學性能測試可知，含Ti量9wt.%，18wt.%以及27wt.%的AZ31鎂合金拉伸屈服強度分別為194MPa，214MPa和244MPa，伸長率分別為12.17%，12.66%以及11.88%；壓縮屈服強度在249M

6、Pa以上，其中含Ti量27wt.%的擠壓材料屈服強度達到了337MPa，抗壓強度達到了524MPa。研究了擠壓后鎂合金棒材的高溫力學性能，在300℃時不同Ti含量的Ti彌散強化AZ31鎂合金的拉伸屈服強度在60MPa以上，是工業(yè)AZ31鎂合金的2倍，其中含Ti量在27wt.%的AZ31鎂合金其屈服強度達到了78MPa，為工業(yè)鎂合金的2.5倍，而且在300℃時含Ti量9wt.%，18wt.%以及27wt.%的AZ31鎂合金的伸長率分別為1