細(xì)晶粒Mg-Zn-Zr-RE變形鎂合金組織與力學(xué)性能研究.pdf

1、細(xì)晶粒鎂合金板材具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、塑性好、減振能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)以及在高性能薄壁結(jié)構(gòu)件的塑性成形方面的工藝和性能優(yōu)勢(shì)，在航空航天、國(guó)防軍工、交通運(yùn)輸、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外雖然在細(xì)晶粒鎂合金制備技術(shù)方面開(kāi)展了一些研究，但在制備高強(qiáng)高塑性的細(xì)晶粒鎂合金板材方面一直未取得突破。因此，如何在提高合金強(qiáng)度的同時(shí)改善其塑性是當(dāng)前鎂合金材料研究領(lǐng)域的一大難題。本論文以ZK60合金為研究對(duì)象，采用高應(yīng)變速率

2、軋制工藝，系統(tǒng)研究了少量稀土元素Y和Gd添加對(duì)ZK60合金板材微觀組織和力學(xué)性能的影響，探討了所制備的Mg-Zn-Zr-RE板材實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高塑性的機(jī)制。研究結(jié)果表明:
　　(1)稀土元素Y和Gd的添加能有效地細(xì)化ZK60合金鑄態(tài)組織，改變合金中第二相的組成、形貌及數(shù)量。ZK60-xY合金主要由α-Mg、Mg7Zn3、I-Mg3Zn6Y(準(zhǔn)晶相)和W-Mg3Zn3Y2組成。ZK60-yGd合金主要由α-Mg、Mg7Zn3、Mg-Zn-

3、Gd準(zhǔn)晶相組成。隨著稀土加入量的增加，晶界稀土第二相的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，并趨于呈網(wǎng)狀分布。
　　(2)稀土元素Y和Gd的添加能促進(jìn)高應(yīng)變速率軋制過(guò)程中合金的均勻塑性變形和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，破碎的稀土準(zhǔn)晶相能促進(jìn)再結(jié)晶形核和抑制其長(zhǎng)大，從而細(xì)化合金再結(jié)晶組織;同時(shí)，準(zhǔn)晶相與α-Mg基體具有良好的結(jié)合界面，起彌散強(qiáng)化作用。高應(yīng)變速率軋制過(guò)程中應(yīng)變誘導(dǎo)析出了大量的納米沉淀相，主要是橢球狀納米準(zhǔn)晶相和納米短棒狀屆β1-MgZn相。
　　(

4、3)采用高應(yīng)變速率軋制工藝成功地制備出了細(xì)晶粒的Mg-Zn-Zr-RE合金板材。在道次變形量80％，平均應(yīng)變速率9.1s-1，軋制溫度400℃條件下所制備的ZK60-1.0Y合金板材的平均晶粒尺寸約為1.4μm，抗拉強(qiáng)度為335MPa，屈服強(qiáng)度254MPa，斷后伸長(zhǎng)率為25.5％。ZK60-0.8Gd合金板材的平均晶粒尺寸也為1.4μm，抗拉強(qiáng)度為327MPa，屈服強(qiáng)度為242MPa，斷后伸長(zhǎng)率為22％。
　　(4)微量稀土元素Y