往復(fù)擠壓準(zhǔn)晶增強Mg-Zn-Gd合金組織與力學(xué)性能研究.pdf

1、準(zhǔn)晶相作為一種具有旋轉(zhuǎn)對稱性而無平移對稱性的特殊第二相，表現(xiàn)出了高硬度、高強度、熱穩(wěn)定性良好以及低表面能等優(yōu)點，不僅可以有效改善鎂合金的性能，也可以在塑性變形過程中起到促進動態(tài)再結(jié)晶、織構(gòu)隨機化等效果，從而進一步調(diào)控組織改善性能。本文設(shè)計并制備了三種準(zhǔn)晶增強 Mg-Zn-Gd合金：Mg-1.5Zn-0.25Gd（低準(zhǔn)晶含量），Mg-3.5Zn-0.6Gd（中等準(zhǔn)晶含量），Mg-4.5Zn-0.75Gd（高準(zhǔn)晶含量）（at.％），對其鑄態(tài)

2、組織、拉伸性能及耐磨損性能進行了研究。之后對三種鑄態(tài)合金在250℃，300℃，350℃，400℃四種溫度下進行了往復(fù)擠壓，研究了往復(fù)擠壓工藝對 Mg-Zn-Gd合金微觀組織、織構(gòu)演變以及力學(xué)性能的影響。
　　首先對鑄態(tài)合金進行了組織與力學(xué)性能表征，發(fā)現(xiàn)合金均主要由α-Mg與二十面體準(zhǔn)晶相構(gòu)成，準(zhǔn)晶相主要以大塊樹枝狀的形式存在，且隨著合金元素含量的提高，準(zhǔn)晶相的含量逐漸提高，材料的顯微組織得到細化。力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)晶相可以大幅提

3、升鑄態(tài) Mg-Zn-Gd合金的強度，同時會降低其塑性，隨著合金元素含量的提升，合金的屈服強度與抗拉強度大幅提升，延伸率下降。而且準(zhǔn)晶相可以提高鑄態(tài) Mg-Zn-Gd合金的耐磨性與減摩性，隨著準(zhǔn)晶含量的提升，合金的磨損失重大幅下降，同時摩擦系數(shù)降低。隨著摩擦載荷上升，鑄態(tài) Mg-Zn-Gd合金的磨損類型由氧化磨損變?yōu)槟チ夏p，最后變?yōu)榻佑|磨損。
　　對退火態(tài) Mg-1.5Zn-0.25Gd合金的研究發(fā)現(xiàn)，鎂基體中出現(xiàn)大量析出相，包括

4、Mg4Zn7相、MgZn2相及準(zhǔn)晶相，且不同析出相由于鑄態(tài)合金的合金元素偏析而呈現(xiàn)分區(qū)分布的狀態(tài)，且合金成分對于納米準(zhǔn)晶相的析出起到至關(guān)重要的作用，隨著退火時間延長，納米準(zhǔn)晶相的尺寸增加。
　　在250℃，300℃，350℃，400℃四種溫度下對三種合金進行了往復(fù)擠壓，研究了工藝參數(shù)、準(zhǔn)晶含量對于合金微觀組織、變形織構(gòu)以及力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果表明，隨著往復(fù)擠壓道次增加，Mg-Zn-Gd合金的組織逐漸細化，由不完全再結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)橥?/p>

5、全再結(jié)晶組織且晶粒顯著細化，大塊準(zhǔn)晶相逐漸破碎并在基體中均勻分布，大量球狀納米準(zhǔn)晶相析出并長大，織構(gòu)顯著弱化。材料的屈服極限下降，延伸率顯著上升，Mg-1.5Zn-0.25Gd合金經(jīng)350℃下8道次往復(fù)擠壓后屈服強度、抗拉強度與延伸率分別為159MPa、251MPa與31.4%。
　　隨溫度的上升，往復(fù)擠壓后材料的晶粒尺寸增加，大塊準(zhǔn)晶相碎化程度上升，納米準(zhǔn)晶相析出增加且尺寸增大。材料的屈服極限隨溫度而下降，延伸率先上升后下降，在