擠壓變形態(tài)鎂合金熱機械處理組織及變形力學行為研究.pdf

1、孿生是鎂合金中一種重要的塑性變形方式。目前,孿晶在合金強度和塑性上的貢獻引起了廣泛的關(guān)注。但是鎂合金孿生變形的研究仍不夠完備,這與孿生在鎂合金塑性變形中起到的作用很不相稱。因此,鎂合金中孿生行為及其作用仍值得進一步的研究,孿晶在變形過程中的作用方式和影響因素還有待深入探討。
　　本文首先以擠壓態(tài)ZK21-0Er(Mg-1.5％Zn-0.6％Zr,wt.％)及ZK21-2Er為研究對象,對擠壓態(tài)合金進行退火熱處理以改變晶粒尺寸,并對

2、擠壓態(tài)及熱處理后合金進行室溫壓縮測試,通過金相顯微鏡、XRD、掃描電鏡及透射電鏡及能譜分析等手段分析擠壓態(tài)及熱處理后合金在壓縮前后的顯微組織變化,表征孿生行為,分析擠壓態(tài)及熱處理后合金的塑性變形機制及其演變規(guī)律,并探討其影響因素。
　　研究結(jié)果表明,擠壓態(tài)ZK21-0Er合金準靜態(tài)壓縮時主要以{10-12}孿生為主,基面滑移處于硬取向而難以啟動;擠壓態(tài)ZK21-2Er合金晶粒尺寸細小,基面滑移也處于硬取向,準靜態(tài)壓縮時主要的變形機

3、制為棱柱面滑移,晶界滑移協(xié)調(diào)應力集中。ZK21-2Er經(jīng)400℃×40h熱處理后的晶粒尺寸與擠壓態(tài)ZK21-0Er及其4001h熱處理后的晶粒尺寸基本一致,但變形行為表現(xiàn)出明顯差異。熱處理后ZK21-0Er合金出現(xiàn)孿生的應變速率升高(1s-1),分析認為該變化是由于熱處理后基體中Zn元素固溶度的增加;熱處理后ZK21-2Er合金準靜態(tài)壓縮時孿生難以啟動,提高應變速率至1s-1,孿生仍難以啟動,分析認為Er元素的加入降低了非基面滑移的臨界

4、分切應力而促進了滑移的進行,導致添加Er元素后合金的變形機制明顯變化。
　　研究發(fā)現(xiàn)室溫準靜態(tài)壓縮預變形可以產(chǎn)生大面積的孿晶組織,后續(xù)實驗中對擠壓態(tài)ZK21-0Er及Mg-1.8Mn合金進行預變形,并對預變形后的合金進行不同溫度的感應淬火,研究合金淬火后的拉伸、壓縮的力學性能和顯微組織變化。并通過原位金相觀察分析具有相似孿晶形態(tài)的變形態(tài)及淬火態(tài)試樣在拉伸、壓縮過程中顯微組織的變化,探討其顯微組織和變形行為變化的影響因素。
　

5、　研究結(jié)果表明,兩種合金淬火后壓縮性能發(fā)生明顯變化,其壓縮屈服強度和抗壓強度強度降低,淬火溫度越高,變化越顯著。ZK21-0Er合金淬火后屈服強度從208MPa(變形態(tài))降低至137MPa(350℃淬火)、108MPa(400℃淬火)、103MPa(450℃淬火),接近于擠壓態(tài)的屈服強度101MPa。對具有相似孿晶形態(tài)的變形態(tài)試樣及淬火試樣進行壓縮過程原位組織觀察,發(fā)現(xiàn)淬火試樣壓縮時組織中出現(xiàn)了明顯的“退孿生”行為,分析認為空位濃度的增

6、加改變了試樣壓縮時的變形機制,促進了“退孿生”行為。
　　兩種合金淬火后的拉伸屈服強度和抗拉強較變形態(tài)度明顯降低,塑性明顯提高,ZK21-0Er合金經(jīng)淬火后屈服強度從98MPa(變形態(tài))降低至93MPa(350℃淬火)、64MPa(400℃淬火)、58MPa(450℃淬火)。對具有相似孿晶形態(tài)的變形態(tài)試樣及淬火試樣進行拉伸過程原位組織觀察,發(fā)現(xiàn)變形態(tài)及淬火試樣拉伸時顯微組織沒有明顯差異,均有部分區(qū)域出現(xiàn)退孿生行為,分析認為淬火對孿