往復擠壓鎂合金的組織結(jié)構(gòu)與力學性能研究.pdf

1、本文研究了往復擠壓(CEC)大變形AZ31、AZ91和AZ31-1Si的組織結(jié)構(gòu)和力學性能。采用金相顯微分析(OM)、透射電子顯微技術(shù)(TEM)和電子背散射技術(shù)(EBSD)研究了AZ31、AZ91鎂合金在往復擠壓過程中擠壓道次和溫度對晶粒大小、分布形貌和晶界結(jié)構(gòu)等的影響規(guī)律，不同性質(zhì)和含量的第二相對往復擠壓鎂合金組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律;分析了往復擠壓過程中鎂合金的織構(gòu)演變規(guī)律；探討了往復擠壓鎂合金的晶粒細化機制；考察了往復擠壓鎂合金的室溫力

2、學性能；采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)，原位EBSD拉伸技術(shù)分析了往復擠壓鎂合金的斷裂機制和室溫拉伸過程中的組織演變；最后分析討論了往復擠壓鎂合金的強韌化機制，獲得如下結(jié)果： 往復擠壓對鎂合金具有強烈的細化能力。在300℃1-25道次往復擠壓AZ31鎂合金，發(fā)現(xiàn)初始道次的細化作用最強，然后隨著道次的增加細化作用減小。存在一個臨界道次(臨界累積應變量，本研究中為7道次)使超過這個臨界道次后的晶粒大小不再有明顯變化。初始道次往復擠壓鎂

3、合金試樣的中部和邊部組織差別較大，隨著道次的增加差異性逐漸減小直到基本消失。 隨著道次的增加，往復擠壓鎂合金晶粒逐漸細化，組織均勻性增加，小角度晶界有減小的趨勢，平均位向差有增加的趨勢。AZ31鎂合金300℃往復擠壓7道次的平均晶粒尺寸為1.77μm，其中細晶粒分布范圍為150±50nm，小角度晶界占7％，平均位向差為54.8。往復擠壓鎂合金組織中細晶粒趨向于聚集在一起形成鏈形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨著擠壓道次的增加，細晶粒的數(shù)量明顯增加，

4、原有的鏈形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被分割和重分使其分布更均勻。隨著第二相的增加，細晶粒的聚集程度減小。 在225℃-400℃3道次往復擠壓AZ31鎂合金，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，有利于小角度晶界含量和晶粒尺寸減小、平均位向差和晶界密度增加。晶粒大小與Z參數(shù)的自然對數(shù)滿足線性關(guān)系，即lnd=-0.076lnz+2.571。 比較225℃7道次往復擠壓AZ31、AZ31-1Si和AZ91鎂合金發(fā)現(xiàn)，往復擠壓對數(shù)量少、細小的第二相粒子Mg17Al

5、12具有細化和重新分布的作用，Mg17Al12粒子趨向于網(wǎng)絡狀分布。Mg17Al12能促進往復擠壓鎂合金晶粒間位向差的增加、大角度晶界的形成和粗晶粒的細化。往復擠壓對大塊狀Mg2Si也有一定的細化效果而基本沒有重新分布的作用。Mg2Si對往復擠壓鎂合金的晶粒大小、晶粒形貌和晶界結(jié)構(gòu)影響很小。 往復擠壓鎂合金織構(gòu)組分受擠壓道次、溫度和第二相的綜合影響，擠壓道次對織構(gòu)的影響最大。擠壓道次和第二相數(shù)量增加，織構(gòu)強度減小。溫度升高，織構(gòu)

6、強度有增加的趨勢。擠壓態(tài)和往復擠壓1道次，大多數(shù)晶粒處于硬取向位置，滑移不容易開動。往復擠壓3、7道次，大多數(shù)晶粒處于滑移的有利位向，變形均勻性增加。 研究發(fā)現(xiàn)，往復擠壓鎂合金，是以連續(xù)動態(tài)回復再結(jié)晶(CDRX)和旋轉(zhuǎn)動態(tài)再結(jié)晶(RDRX)為主，非連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(DDRX)為輔的晶粒復合細化機制。 研究了300℃往復擠壓AZ31、AZ91和225℃往復擠壓AZ31-1Si，發(fā)現(xiàn)隨著擠壓道次的增加，鎂合金的延伸率逐漸增加，

7、屈服強度在1道次明顯增加，然后隨著擠壓道次的增加而降低，屈服強度與晶粒大小呈現(xiàn)反Hall-Petch關(guān)系。AZ31鎂合金7道次延伸率達到35.52％，是擠壓態(tài)延伸率的2.2倍。屈服強度在1道次比擠壓態(tài)提高了20MPa，達209.69MPa，7道次降低到140.48MPa。 研究了225℃-400℃溫度范圍3道次往復擠壓AZ31、AZ31-1Si和AZ91鎂合金，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，往復擠壓鎂合金屈服強度降低，延伸率有增加的趨勢。

8、225℃-400℃往復擠壓3道次AZ31鎂合金的晶粒尺寸與屈服強度滿足Hall-Perch關(guān)系，即，σs=48.88+280.48d1/2往復擠壓鎂合金塑性的改善主要在于斷裂方式的轉(zhuǎn)變。研究往復擠壓AZ31、AZ31-1Si和AZ91鎂合金的室溫拉伸斷口發(fā)現(xiàn)，擠壓態(tài)鎂合金的斷裂方式主要為穿晶剪切斷裂。往復擠壓細晶鎂合金斷口出現(xiàn)了大量的韌窩，斷裂方式主要是沿晶界、基體和第二相界面斷裂。細小Mg17Al12相和大塊狀Mg2Si相是主要的裂紋

9、源。 細晶AZ31鎂合金室溫拉伸過程中，發(fā)生了晶粒的旋轉(zhuǎn)和新晶粒的形成。晶粒越小，演變可能性越大。隨著拉伸應變的增加，織構(gòu)強度逐漸降低，大角度晶界、晶粒數(shù)量、平均位向差和晶界密度逐漸增加。在拉伸過程中，{0001}晶面平行于拉伸方向的晶粒不容易旋轉(zhuǎn)，其次是{2-1-10}晶面，其余晶面的晶粒，都有調(diào)整自己的位向，朝{0001}晶面或者{2-1-10}晶面旋轉(zhuǎn)的趨勢。 研究了晶粒大小、位錯密度、晶界結(jié)構(gòu)、織構(gòu)、第二相粒子的