鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在拉伸過程中組織演變規(guī)律及其高塑性機理研究.pdf

1、當前社會面臨著嚴重的環(huán)境問題和能源危機，其嚴重威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。結(jié)構(gòu)輕量化隨之成為時代的發(fā)展潮流。因此，鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，能源相關的汽車和航空航天等領域?qū)︽V合金的需求越來越迫切。但是目前其在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應用并沒有鐵合金和鋁合金廣泛。其重要的原因就是鎂合金的塑性變形能力比較差，加工效率低下。因此，研發(fā)高塑性鑄態(tài)鎂合金及研究鎂合金高塑性機理是非常有意義的。本課題組開發(fā)了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鑄態(tài) Mg-Zn-Y-

2、Nd-Zr合金，其具有優(yōu)異的力學性能和耐腐蝕性能。最引人注目的是，該合金在鑄態(tài)下即具有35％的拉伸斷后伸長率，具有很高的塑性，但是其高塑性機理并不清楚。本文即針對以上問題，通過OM、XRD、SEM&EDS、DSC、TEM&SAED和EBSD等技術研究鑄態(tài)合金的微觀組織、以及其在拉伸過程中的組織演變規(guī)律、滑移系的開動情況，進而探討其高塑性機理。
　　對鑄態(tài) Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金微觀組織的研究表明：鑄態(tài)合金組織為晶粒細化的等

3、軸晶。稀土元素的加入和Zr元素的加入使得合金在鑄態(tài)下即具有非常好的晶粒細化組織。晶粒細化對鎂合金的強度和塑性都非常有益。合金的晶粒尺寸分布從8.2μm到76.5μm，平均晶粒尺寸為39.9μm左右。大尺寸的晶粒的變形機制傾向于發(fā)生位錯滑移和孿生；而小尺寸的晶粒則會抑制孿生的產(chǎn)生。孿生可以釋放室溫下因變形產(chǎn)生的應力集中，有利于延展性的提高。
　　對鑄態(tài) Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金中的第二相的研究表明：鑄態(tài)合金第二相主要為 T相，

4、以不連續(xù)網(wǎng)狀分布在晶界處，少量分布在晶體內(nèi)部。其相對于以往報道的T相含有更多的稀土元素，而稀土元素具有相對較大的原子半徑，因而其晶格參數(shù)稍大；此外，晶粒內(nèi)部分布著很多納米顆粒的第二相，這些第二相與基體保持著很好的半共格關系，這對塑性變形非常有益。
　　對鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在拉伸過程中的微觀組織演變規(guī)律的研究表明：在變形初期，由于基面滑移和拉伸孿生占主導地位，所以導致{0002}基面織構(gòu)的產(chǎn)生，孿生導致室溫下鎂合金出

5、現(xiàn)多峰織構(gòu)的特征。織構(gòu)和孿生對鎂合金的室溫塑性變形具有非常重要的意義?？棙?gòu)可以調(diào)整晶體取向。而孿生協(xié)調(diào)晶體變形，釋放應力集中；隨著塑性變形的進行，大量的位錯滑移和纏結(jié)導致大量小角度晶界的產(chǎn)生，小角度晶界可以長大為大角度晶界。同時產(chǎn)生了一定量的亞結(jié)構(gòu)；大量特殊晶界的產(chǎn)生則可以調(diào)整晶界網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，改善與晶界相關的腐蝕和力學性能。
　　對鑄態(tài) Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金室溫下變形過程中的滑移系研究表明：在塑性變形后期，除最常見的基面滑