微合金化鎂錳合金組織與熱變形行為研究.pdf

1、經(jīng)過(guò)變形后的鎂合金晶粒更細(xì)小，綜合性能優(yōu)良，可以滿足更多場(chǎng)合的要求，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用。但由于鎂的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，室溫滑移系少，變形困難，因此提高鎂合金的變形能力、完善鎂合金的塑性變形理論亟待解決。
　　本文以Mg-Mn系合金為研究對(duì)象。Mg-Mn系合金為最早商用的變形鎂合金之一，具有優(yōu)良的耐蝕性和焊接性能，中等強(qiáng)度，可加工成各種不同的管、棒、型材、鍛件。鑄態(tài)的Mg-Mn二元合金晶粒粗大，本課題通過(guò)加入微量Er、Al元素來(lái)細(xì)化合

2、金晶粒，并對(duì)合金進(jìn)行熱處理、熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)、熱擠壓等實(shí)驗(yàn)，采用金相（OM）、差熱分析（DSC）、掃描電鏡及能譜分析（SEM+EDX）、硬度測(cè)試等實(shí)驗(yàn)手段研究不同狀態(tài)的合金的顯微組織、變形行為和力學(xué)性能之間的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明，半連續(xù)鑄造的Mg-1.8Mn二元合金的鑄態(tài)晶粒粗大，尺寸超過(guò)800μm。單獨(dú)加入微量稀土Er元素沒(méi)有細(xì)化晶粒的作用，Er元素與Mn結(jié)合生成Er-Mn化合物；同時(shí)加入微量Er、Al元素可以明顯細(xì)化合金晶粒

3、，合金中生成了少量Al-Mn相以及Al3Er相，Al3Er相作為初生α-Mg相的有效異質(zhì)形核核心細(xì)化合金晶粒，當(dāng)Er含量為0.4％、Al為0.2%時(shí)合金鑄錠中心部位的晶粒尺寸減小至150μm，再提高Er、Al元素含量，晶粒有粗化傾向。
　　通過(guò)不同的熱處理制度可以控制Mg-Mn系中第二相粒子(主要為Mn單質(zhì))的分布，得到三種典型粒子分布的實(shí)驗(yàn)合金。合金在熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的特征。與鑄態(tài)合金的變形抗力相比，均勻化處

4、理可以顯著減低Mg-Mn系合金在熱加工過(guò)程中的變形抗力。利用熱壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本構(gòu)方程進(jìn)行了修正，并計(jì)算出固溶2h、4h、8h的實(shí)驗(yàn)合金的變形激活能Q分別為220KJ/mol、160KJ/mol以及200KJ/mol，修正的本構(gòu)方程所計(jì)算的流變應(yīng)力值與實(shí)驗(yàn)值平均誤差為2.01%，精度較高。
　　第二相粒子的數(shù)量、體積分?jǐn)?shù)及間距會(huì)對(duì)合金的變形行為造成影響，過(guò)量的微米級(jí)粒子會(huì)增加合金的流變應(yīng)力和加工硬化程度；而大量的納米級(jí)粒子會(huì)在熱變形

5、過(guò)程中阻礙合金的軟化過(guò)程，但其影響不及尺寸大的顆粒；當(dāng)微米級(jí)粒子的體積分?jǐn)?shù)為1-2%，粒子間距為20μm左右，能使Mg-Mn系合金擁有良好的熱變形性能。
　　固溶態(tài)的Mg-1.8Mn-0.4Er/Al合金在450℃擠壓后發(fā)生了不同程度的再結(jié)晶，再結(jié)晶的程度隨固溶時(shí)間的增加而增加。三種固溶態(tài)合金的擠壓棒材的室溫力學(xué)拉伸曲線上都沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，固溶2h后擠壓的合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最高，而固溶8h后擠壓的合金其延伸率最大，擁有較好