ZK60鎂合金均勻化與熱變形行為研究.pdf

1、本文對(duì)鑄態(tài)ZK60鎂合金進(jìn)行了均勻化處理，采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)等分析了均勻化前后合金相組成和化學(xué)成分的變化。對(duì)經(jīng)均勻化處理的ZK60合金進(jìn)行了熱壓縮實(shí)驗(yàn)，采用多步回歸、非線性回歸和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法建立了合金流變應(yīng)力本構(gòu)方程。建立了ZK60合金加工圖，并采用OM和透射電子顯微鏡(TEM)分析了變形條件對(duì)合金顯微組織的影響和不同溫度下合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制。最后，建立了合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)方程并采

2、用有限元數(shù)值模擬對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明：
　　 ⑴鑄態(tài)ZK60鎂合金主要組成相為α-Mg和Mg7Zn3，另外還有少量MgZn和MgZn2相。合金適宜的均勻化處理制度為400℃/12h，與均勻化動(dòng)力學(xué)分析得出的結(jié)果相符。均勻化處理后，晶界非平衡相Mg7Zn3全部溶解。
　　 ⑵鑄態(tài)組織中，沿晶界分布的Mg7Zn3相為非平衡共晶產(chǎn)物，晶內(nèi)分布的顆粒狀Mg7Zn3相為過飽和固溶體脫溶產(chǎn)物，沿晶界斷續(xù)分布的塊狀MgZn相

3、由部分Mg7Zn3發(fā)生共析反應(yīng)分解形成。
　　 ⑶ZK60鎂合金高溫壓縮變形真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線具有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征，可用加工硬化、過渡、軟化和穩(wěn)態(tài)流變四個(gè)階段加以描述。峰值應(yīng)力隨變形溫度降低和應(yīng)變速率增加而增大。變形溫度低于200℃且應(yīng)變速率大于0.1s－1時(shí)試樣發(fā)生宏觀開裂。
　　 ⑷ZK60合金高溫壓縮變形流變行為可用雙曲正弦函數(shù)修正的Arrhenius關(guān)系和Z參數(shù)描述，表明其高溫塑性變形受熱激活控制。材料的四個(gè)特征參

4、數(shù)為：應(yīng)力指數(shù)n＝6.5688，應(yīng)力因子α＝0.0097，結(jié)構(gòu)因子A＝1.0112×1012s－1，變形激活能O＝150.377kJ/mol。
　　 ⑸采用非線性回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測了ZK60合金高溫變形流變應(yīng)力，預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合很好。
　　 ⑹ZK60合金在變形溫度低于300℃，應(yīng)變速率大于0.1s－1變形時(shí)出現(xiàn)變形失穩(wěn)，引起失穩(wěn)的主要原因是孿生和局部流變。加工圖中變形溫度350℃，應(yīng)變速率0.1s－1

5、為中心的區(qū)域?yàn)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶域，它是ZK60合金的最佳變形區(qū)。安全變形區(qū)內(nèi)，隨變形溫度升高和應(yīng)變速率降低，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶越明顯；應(yīng)變速率越大，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒越細(xì)小。
　　 ⑺ZK60合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變隨變形溫度升高和應(yīng)變速率降低而減小。合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程受形核控制。變形溫度低于300℃時(shí)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制為孿生，高于300℃變形時(shí)，為不連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制。
　　 ⑻ZK60合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)符合Avrami方程，通過分析流變