高強(qiáng)度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金鍛造工藝研究.pdf

1、鎂合金因其密度低，高的比強(qiáng)度，阻尼減震性好,可以很好的回收，電磁屏蔽性好等等優(yōu)良點(diǎn)，成為了材料的研發(fā)熱點(diǎn)。然而鎂合金絕對(duì)強(qiáng)度較低，制約了其發(fā)展。目前基于 Mg-RE-Zn的高強(qiáng)度的鎂合金成為了研發(fā)的熱點(diǎn)。關(guān)于高強(qiáng)鎂合金的擠壓或者軋制工藝，研究相對(duì)較多也比較成熟。而對(duì)于高強(qiáng)度鎂合金的鍛造工藝研究卻相對(duì)缺乏。然而，目前關(guān)于高強(qiáng)度鎂合金的工業(yè)推廣應(yīng)用中，如何制備高強(qiáng)度的組織力學(xué)均勻的鎂合金鍛造樣，或者怎樣通過鍛造工藝?yán)鄯e變形量達(dá)到更高力學(xué)性能

2、，是很棘手的技術(shù)瓶頸。為此，本文針對(duì)不同狀態(tài)(鑄態(tài)，均勻化態(tài)，擠壓態(tài))高強(qiáng)度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金開展了不同應(yīng)變速率鍛造工藝研究，制備了塊狀和柱狀鍛造樣，同時(shí)分析了鍛造對(duì)于該合金組織和力學(xué)性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴為節(jié)約鍛造實(shí)驗(yàn)成本，使得鍛造工藝的制定有理有據(jù)，系統(tǒng)論述Mg-Gd-Y-Zn-Mn熱變形行為研究：計(jì)算出該合金的激活能為260.94kJ/mol，構(gòu)建本構(gòu)方程為：ε=6055X1017[sinh(0

3、.00837σ)]5.40314exp(-260.94/8.314T)。繪制了加工圖，并確定其最佳成型工藝參數(shù)為溫度350℃—500℃，應(yīng)變速率低于0.005S-1。溫度460℃到500℃，應(yīng)變率為0.005S-1-1S-1。為后續(xù)鍛造提供理論指導(dǎo)。同時(shí)，討論了相關(guān)微觀組織演變和兩種 LPSO相(MgGdZn和 MgZnY)的變形機(jī)制：塊狀LPSO相發(fā)現(xiàn)了扭折，其產(chǎn)生的原理是具有相反符號(hào)的位錯(cuò)對(duì)運(yùn)動(dòng)。熱變形后層狀LPSO彎曲呈河流狀。⑵

4、根據(jù)之前熱模擬得出的結(jié)果，采用液壓機(jī)對(duì)均勻化態(tài)，擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金進(jìn)行低應(yīng)變速率（鍛造速度0.05~0.3m/s）多向自由鍛造。均勻化態(tài)合金只鍛造到了4個(gè)道次，第5道次后便產(chǎn)生了裂紋。晶粒組織有一定的細(xì)化，第二相變化不明顯。4道次后綜合力學(xué)性能最佳：UTS=256MPa，YS=231Mpa， EL=3.1％。擠壓態(tài)合金鍛造到14個(gè)道次，由于試樣傾斜嚴(yán)重而作罷。12道次綜合力學(xué)性能最佳：UTS=410Mpa，YS=300

5、Mpa，EL=15.1%。強(qiáng)度較高，且延伸率為原始態(tài)的3倍。高強(qiáng)Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金鍛造前后力學(xué)性能的提高，與細(xì)晶強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化和鍛造導(dǎo)致的織構(gòu)弱化有關(guān)。⑶基于之前的模擬實(shí)驗(yàn)和低應(yīng)變速率鍛造，為了提高鍛造生產(chǎn)效率，同時(shí)探索鍛造進(jìn)一步提高力學(xué)性能的可能性。系統(tǒng)研究了采用空氣錘對(duì)鑄態(tài)或者擠壓態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金進(jìn)行高應(yīng)變速率的鍛造（鍛造速度5~10m/s），制備塊狀和柱狀高強(qiáng)度鎂合金鍛造樣。鍛造有助于改善鑄

6、態(tài)Mg-Gd-Y-Zn-Mn二次成型性。540℃x5h+450℃x10h均勻化后，鐓粗（累積壓縮25%），擠壓隨后200℃X50h的時(shí)效處理。所得合金綜合力學(xué)性能最佳為：UTS=503Mpa，YS=395Mpa，㈩EL=5.2%。⑷采用空氣錘對(duì)擠壓態(tài)的Mg-Gd-Y-Zn-Mn進(jìn)行了高應(yīng)變速率的鍛造，制備了長方體鍛造樣?？估瓘?qiáng)度相比于初始態(tài)變化不大，UTS在314Mpa和341Mpa之間。延伸率為鍛前的3倍，EL在7%到14%之間。鍛造