超細晶Mg-3Al-Zn合金制備及塑性變形行為.pdf

1、本文以Mg-3Al-Zn混合粉末為研究對象，利用高能球磨粉末冶金工藝制備了塊體超細晶鎂合金，旨在通過細化晶粒來提高鎂合金的強度。重點研究了高能球磨粉末冶金工藝制備超細晶鎂合金的組織演變規(guī)律和室溫變形，揭示了超細晶鎂合金的強化機制。以期提出制備超細晶、甚至納米晶鎂合金的工藝方法以及改善鎂合金力學(xué)性能的有效途徑。獲得如下結(jié)果：
　　本文首先研究了Mg、Al和Zn單質(zhì)混合粉末在氬氣保護球磨過程中的粉末形貌及組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，結(jié)果表明，

2、在適當(dāng)球磨工藝條件下，可以獲得粒徑小于10μm，平均晶粒尺寸小于50nm的鎂合金粉末。研究了粉末在氫氣氛下球磨過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明，粉末在氫氣氛下可以發(fā)生氫化反應(yīng)，氫化后可獲得平均晶粒尺寸約為15nm的MgH2組織。
　　采用真空熱壓燒結(jié)與溫擠壓相結(jié)合的致密化工藝來致密材料，研究了燒結(jié)溫度、擠壓溫度和擠壓比對合金粉末致密度的影響。結(jié)果表明，選擇合適工藝參數(shù)可獲得致密度超過99％的近全致密材料。
　　研究了氬氣保護高

3、能球磨制備塊體超細晶鎂合金的組織結(jié)構(gòu)，重點探討了球磨、燒結(jié)和擠壓工藝參數(shù)對合金組織的影響。研究發(fā)現(xiàn)溫擠壓鎂合金粉末預(yù)制坯可以得到組織均勻致密的最小平均晶粒尺寸僅為180nm超細晶鎂合金，明顯小于其他強應(yīng)變塑性變形方法制備的晶粒尺寸。
　　通過室溫拉伸、壓縮和硬度實驗研究了晶粒尺寸對超細晶鎂合金室溫力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，在拉伸過程中，所有的超細晶鎂合金都顯示了較高的強度，并且隨著晶粒尺寸的減小，合金的屈服強度和抗拉強度都逐漸

4、升高。平均晶粒尺寸為180nm的材料屈服強度為379MPa，抗拉強度為417MPa，延伸率為5.1%。晶粒尺寸對壓縮性能的影響與對拉伸性能的影響一致，平均晶粒尺寸為180nm的材料屈服強度為410MPa，抗壓強度為414MPa。晶粒尺寸對材料硬度的影響與對其拉伸壓縮性能的影響一致。
　　通過對超細晶鎂合金的熱處理和熱處理后材料的室溫壓縮性能的研究，探討了合金的組織結(jié)構(gòu)和性能的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)粉末冶金法制備的超細晶合金具有良好的晶粒尺

5、寸穩(wěn)定性。在200℃保溫60min時，超細晶開始晶粒長大，300℃保溫相同時間時，長大明顯由原來的500nm左右長大到2μm左右。在100℃，真空退火1h后，發(fā)現(xiàn)材料的屈服強度從退火前的370MPa增加到394MPa，而抗壓強度從414MPa增加到433MPa，即出現(xiàn)所謂的退火強化現(xiàn)象。對比了材料拉伸屈服強度與壓縮屈服強度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超細晶鎂合金的拉壓不對稱性基本被消除。基于室溫塑性變形過程中組織與性能的研究，分析了超細晶鎂合金的室溫變形

6、行為。結(jié)果顯示超細晶鎂合金，變形以滑移為主，孿生變形受到抑制。鎂合金強化機制的研究表明，超細晶鎂合金強度的提高是細晶強化、氧化物顆粒強化、位錯強化及固溶強化的共同影響。
　　研究了采用氫處理粉末冶金工藝制備塊體超細晶甚至納米晶鎂合金的的可行性，并對材料的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能進行了分析。結(jié)果表明，氫化態(tài)合金粉末可以在360℃真空熱處理60min后完全脫氫，采用真空熱壓與溫擠壓相結(jié)合的致密工藝，可獲得最小平均晶粒尺寸為80nm的合金，材