Mg-3Nd-1Zn合金鋸齒流變行為及其機理研究.pdf

1、鎂合金被譽為“21世紀的綠色工程材料”，具有高效節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在航空航天、軍工等領(lǐng)域都具有極其重要的應(yīng)用價值。但鎂合金的加工成型性能低，阻礙工業(yè)化生產(chǎn)及推廣，嚴重制約其廣泛應(yīng)用。許多鎂合金在一定的溫度應(yīng)變速率范圍內(nèi)尤其是中溫塑性變形時容易出現(xiàn)一種流變失穩(wěn)現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)鋸齒狀的波動，即鋸齒流變行為，并且使合金的延伸率降低。本文選用 Mg-3Nd-1Zn（NZ31）耐熱鎂合金為研究對象，利用金相技術(shù)、掃描電鏡以及

2、透射電鏡和力學(xué)性能試驗表征了其在不同加載條件及環(huán)境溫度變形時的組織演變和力學(xué)性能，分析了變形溫度及速率、析出相尺寸及分布對鋸齒流變的類型及臨界應(yīng)變的影響。
　　研究了不同溫度及應(yīng)變速率對固溶處理態(tài)NZ31鎂合金鋸齒流變類型的影響。結(jié)果表明：鋸齒流變行為出現(xiàn)在150℃~300℃及1×10-4~1×10-2s-1的溫度及應(yīng)變速率范圍內(nèi)。隨著溫度的升高或應(yīng)變速率的降低，鋸齒流變類型由A型轉(zhuǎn)變?yōu)锽型最后轉(zhuǎn)變?yōu)?C型。在這個過程中，溫度的變

3、化影響溶質(zhì)原子擴散速率，應(yīng)變速率的變化主要影響位錯運動速率。溫度的增加或應(yīng)變速率的降低可以增加溶質(zhì)原子對位錯的釘扎能力，從而使鋸齒類型從A型轉(zhuǎn)變成B型。但溫度過高時或應(yīng)變速率過低時，釘扎能力太強也會表現(xiàn)出對鋸齒流變行為的抑制作用，主要由于其抑制位錯擺脫溶質(zhì)原子的過程（脫釘過程），從而使鋸齒類型從B型轉(zhuǎn)變成C型。
　　研究了不同溫度及應(yīng)變速率對固溶處理態(tài) NZ31鎂合金鋸齒流變出現(xiàn)的臨界應(yīng)變的影響。結(jié)果表明：隨著溫度的升高或應(yīng)變速率

4、的降低，鋸齒流變出現(xiàn)的臨界應(yīng)變先降低后增加（從正常臨界應(yīng)變行為到反常臨界應(yīng)變行為）并且對應(yīng)相應(yīng)的鋸齒類型。在這個過程中，鋸齒流變出現(xiàn)的臨界應(yīng)變由兩個因素控制。其中在低溫時，釘扎的臨界應(yīng)變主導(dǎo)著鋸齒流變的出現(xiàn)，并且其隨著溫度的增加而降低，鋸齒流變的開始伴隨著釘扎過程而產(chǎn)生A型或B型鋸齒。在高溫時脫釘?shù)呐R界應(yīng)力主導(dǎo)著鋸齒流變的出現(xiàn)，并且其隨著溫度的增加而增加，鋸齒流變的開始伴隨著脫釘過程而產(chǎn)生的C型鋸齒。
　　利用不同熱處理工藝，調(diào)控

5、NZ31鎂合金的析出相尺寸及分布，研究了析出相及溶質(zhì)原子濃度對鋸齒流變行為的影響。結(jié)果表明：固溶處理后的NZ31合金在250℃到275℃溫度范圍內(nèi)進行20min~30min短時間的高溫時效，基體中產(chǎn)生大量顆粒狀、BCT結(jié)構(gòu)的?相Mg12Nd，且晶界附近的密度高于晶內(nèi)，且對基體有顯著強化作用。NZ31合金中?’’相對鋸齒流變的影響主要表現(xiàn)在于：一方面析出相對位錯的阻礙促進溶質(zhì)原子向位錯處偏聚，但也對位錯擺脫溶質(zhì)原子產(chǎn)生抑制，使鋸齒流變行為