Mg-Zn-Y合金中准晶相的细化及其对性能的影响

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1、国内图书分类号：TG146.2密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文Mg-Zn-Y合金中准晶相的细化及其对性能的影响年级2015级姓名李康宁申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程导师张英波副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TG146U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisREFINEMENTOFTHEICOSAHEDRALQUASICRYSTALLINEPHASEANDITSEFFECTONMECHAN

2、ICALPROPERTIESOFMg-Zn-YALLOYSGrade:2015Candidate:KangningLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Asso.Prof.YingboZhangMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要准晶因其独特的原子排列结构而具有优异的机械和物理性能，尤其当准晶相为纳米尺度时，其作为增强相可显著提高镁合金

3、的综合性能，具有广阔的应用前景。本文以挤压态准晶增强Mg-6.52Zn-0.95Y合金作为研究对象，研究了其高温变形行为，建立了该合金的高温压缩本构方程；其次通过半固态处理及大塑性变形，对准晶相进行细化处理，并使其均匀分散在基体内，以期得到高强度低合金含量的准晶增强Mg-Zn-Y合金。挤压态Mg-6.52Zn-0.95Y合金在300~400℃及0.01s-1~1s-1范围内的本构方83.991115.041程为：ε̇=2.319×10[sinh⁡(0.017σ)]exp⁡(−)。Mg-6.52Z

4、n-0.95Y合金RT具有较为宽泛的可加工区域，其加工失稳区为温度325~370℃，应变速率为0.32~1s-1；结合加工图及显微组织，判定其最优加工区域为温度300~325℃，应变速率为0.1~1s-1。Mg-6.52Zn-0.95Y合金一次挤压态试样直接进行二次挤压后组织更加均匀，延伸率得到提升，最高达24.7%，相比一次挤压提高75.2%。一次挤压试样经半固态处理后再二次挤压，合金的抗拉强度、屈服强度均得到大幅度提升，最大可达375MPa和328MPa，相比一次挤压试样分别提高21.0%和

5、53.3%。由于二次挤压工艺引入的应变较小且材料流动性不足，导致（α-Mg+I-phase）共准晶的破碎及分布不够理想，团聚分布的I-phase易引起应力集中，限制了合金强度的进一步提升。半固态Mg-6.52Zn-0.95Y合金经过300℃2道次及200℃2道次ECAP后，得到了平均晶粒大小为2.9±0.4μm的细晶组织，（α-Mg+I-phase）共准晶被破碎成大小为50-500nm的I-phase颗粒，并在剪切力的作用下沿挤压方向呈条带状分布。合金的抗拉强度达到385±18MPa，屈服强度达

6、到290±3MPa，延伸率达到22±1.6%，相对于一次挤压态原始试样分别提高了24.2%，35.5%及56.0%。I-phase粒子主要通过粒子激发形核机制促进动态再结晶，从而细化晶粒，提高合金强度。I-phase粒子通过沉淀强化及第二相硬化对合金屈服强度的贡献在15.0%左右。关键词：Mg-Zn-Y合金；半固态处理；二次挤压；等径角挤压；显微组织；力学性能西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractIcosahedralquasicrystalphasespossessattrac

7、tivemechanicalandphysicalpropertiesduetotheirpeculiarlatticestructure.Moreimportantly,nano-quasicrystalsreinforcedMgalloyspossessattractivecomprehensiveperformances,andwillalsohavewideapplicationinthefuture.Thepresentstudywasaimedatquasicrystalstreng

8、thenedMg-6.52Zn-0.95Yalloymanufacturedbyourlaboratory.Firstly,hotcompressiondeformationbehavioroftheextrudedMg-6.52Zn-0.95Yalloywasinvestigatedattemperaturesrangingfrom300℃to400℃.Meanwhile,aconstitutiveequationwasdevelopedtodescribetheflowcharacteris