稀土變形鎂合金的組織控制與斷裂行為研究.pdf

1、隨著人們對(duì)能源危機(jī)的認(rèn)識(shí)及環(huán)保意識(shí)的增加，鎂合金以其密度低、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、易回收利用等優(yōu)點(diǎn)倍受航空、航天、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的關(guān)注。而高性能稀土變形鎂合金的研發(fā)更是成為近年研究的熱點(diǎn)。然而，稀土變形鎂合金的性能與用戶的要求仍存在一定差距，因此亟需探索提高合金性能的新途徑。本文以擠壓態(tài)GW103、ZK60合金為研究對(duì)象，通過(guò)多種方法調(diào)整合金的組織，研究不同組織特性及其對(duì)合金斷裂行為的影響，以期為鎂合金的工藝優(yōu)化及安全使用提供理

2、論依據(jù)，為新型高性能鎂合金的研發(fā)提供參考。
　　研究了不同時(shí)效處理?xiàng)l件下GW103合金的組織特點(diǎn)及其對(duì)拉伸斷裂行為的影響。結(jié)果表明，473 K時(shí)效時(shí)，析出相尺寸小、數(shù)量多，由晶界析出相引發(fā)的微裂紋易在晶界處產(chǎn)生并沿著晶粒內(nèi)的擇優(yōu)取向擴(kuò)展，合金發(fā)生穿晶斷裂;523 K時(shí)效時(shí)，晶界析出相尺寸增大，應(yīng)力集中僅在某些大尺寸晶界析出相處出現(xiàn)，并引發(fā)析出相與基體分離而產(chǎn)生微孔，微孔的聚集與長(zhǎng)大導(dǎo)致合金的斷裂。當(dāng)孿晶與晶界析出相相交時(shí)，微裂紋可

3、在相交界面處產(chǎn)生并沿孿晶與基體界面擴(kuò)展。時(shí)效溫度升高，析出相與孿晶的數(shù)量減少，滑移變形加劇，合金塑性改善。由此，GW103合金獲得強(qiáng)度和塑性均可的時(shí)效溫度以523 K為宜。
　　研究了時(shí)效處理對(duì)GW103合金低周疲勞行為(LCF)的影響，揭示了時(shí)效析出影響疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展的機(jī)理。結(jié)果表明，±0.20％應(yīng)變幅條件下，位錯(cuò)滑移需要孿生協(xié)調(diào)，β'相可抑制LCF裂紋在形變孿晶與基體的界面處萌生并發(fā)生穿晶擴(kuò)展的過(guò)程，合金的LCF壽命提高;

4、±0.40％應(yīng)變幅條件下，滑移變形加劇，晶界析出相加劇了LCF裂紋在晶界的萌生、擴(kuò)展程度，合金LCF壽命降低。
　　研究發(fā)現(xiàn)，塑性變形使GW103合金基體內(nèi)生成晶體缺陷，為時(shí)效析出提供更多的有效形核核心，β'相數(shù)量增加，同時(shí)促進(jìn)了晶界、孿晶與基體界面處析出相的生成。析出相數(shù)量的增加可有效阻礙拉伸變形過(guò)程中的位錯(cuò)滑移而強(qiáng)化合金基體，2％變形合金可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度與塑性的良好配合。變形量增大，微裂紋將在晶界析出相與基體界面處產(chǎn)生并沿晶界擴(kuò)展，

5、再加之?dāng)嗫诒砻嫫交堂娴男纬蓪?dǎo)致合金拉伸性能降低。
　　彈性變形對(duì)GW103合金等溫析出行為具有誘導(dǎo)作用，析出相形態(tài)直接影響拉伸斷裂行為。時(shí)效過(guò)程中施加的彈性變形通過(guò)增加基體內(nèi)的缺陷密度誘發(fā)更多β'相析出，而空位等缺陷向晶界的擴(kuò)散促進(jìn)了晶界析出相與無(wú)析出帶的生成。拉伸變形過(guò)程中，β'相數(shù)量的增加使合金的變形抗力提高，合金強(qiáng)化;而位錯(cuò)在無(wú)析出帶內(nèi)的優(yōu)先滑移加劇了晶界處的應(yīng)力集中程度，微裂紋在晶界產(chǎn)生并沿晶界擴(kuò)展，合金發(fā)生沿晶斷裂。通