准晶增强mgzny合金的ecap变形组织及力学性能

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1、山东大学博士学位论文—准晶增强Mg-Zn-Y合金的ECAP变形组织及力学性能摘要镁及镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一，具有良好的应用前景，然而由于镁合金自身强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等问题，使其作为某些结构件的应用受到限制，为进一步扩大其应用，人们采用了多种方法来提高其综合力学性能。二十面体准晶相(I-phase，下同)由于其特殊的结构而具有优异的力学性能，如高强度、高硬度等，将I-phase作为一种增强相引入到镁合金中可大大提高镁合金的力学性能，为新型镁合金的开发和实际应用提供了一种新途径。本文采用常规铸造法制备了含有粗大网状二十面体准晶晶界相和a．

2、Mg两相组织的Mg．Zn．Y合金。研究了合金含量及Zn／Y比对Mg．Zn．Y合金显微组织和力学性能的影响，探讨了热处理工艺对合金中相析出行为及I-phase热稳定性。以时效处理后的Mg—Zn—Y合金为研究对象，研究了两种塑性变形工艺(常规热挤压和等径角挤压变形)对合金显微组织和力学性能的影响，并对合金的细化机制、断裂行为和强化机制进行了研究。研究结果表明，在Y含量为O．3at．％～2．Oat．％，Zn含量为1．7at．％～6．Oat．％的富镁Mg．Zn．Y合金中，合金的铸态组织及相组成取决于Zn，Y比和Zn含量，Zn／Y比为6时，合金的铸态组织由tt-Mg基体和晶界上富镁相与二

3、十面体准晶两相共晶组织组成；在所研究的合金成分范围内，合金中I-phase的形成及其体积分数与合金的凝固速度有关，采用快速凝固的方法得到的合金中，由于第二相的形核及长大受到抑制，形成的I-phase的体积分数相对于常规铸造工艺下制备的合金中I-phase的含量有所减少，同时发现，合金的极限抗拉强度和屈服强度随合金中I-phase体积分数的增加而增加，但合金的延伸率略有降低；在400℃、24h的热处理工艺下，M995Zn4．3Yo7合金基体上有球形I-phase析出，且析出的I-phase在随后的时效处理中表现出热稳定性；在190℃不同时效时间下合金基体中的析出相为密排六方结构的

4、Mgzn2相，其析出行为和Mg—Zn二元合金类似。Mg．Zn．Y合金的热挤压结果表明，通过挤压变形可以显著细化合金的晶粒组织，合金的晶粒大小可由变形前的40～609m减小到8～15p．m，在挤压过程中位于晶界的I-phase被破碎并较均匀地分布在基体合金中，随着挤压比的增大，挤压温度的降低，晶粒进一步细化，I-phase的弥散程度增加。挤压变形可以显著地提高Mg—Zn—Y合金的强度、硬度和延伸率：随着挤压比的增大，合金的强度、硬度和延伸率均有所增加；在所研究的三种合金中，M99521143Yo7合金在523K以25：1的挤压比挤压后，具有较高力学性能，其极限抗拉强度为287MP

5、a，屈服强度为203MPa，延伸率为14．1％。对于经过预挤压后Mg—Zn．Y合金的ECAP变形结果表明，等径角挤压(ECAP)对于预挤压态Mg．Zn—Y合金组织的细化是一个不断加强的过程，1道次ECAP变形后，在一些粗大晶粒之间分布着许多细小的晶粒，随变形道次的增加，原始粗大晶粒消失，形成均匀细小的等轴晶粒，平均晶粒尺寸为l～3um，同时在ECAP过程中I-phase被破碎并呈弥散分布。ECAP变形l道次可以显著提高Mg．Zn—Y合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率，M995Zn43Yo7合金ECAP变形1道次后力学性能指标ob=331MPa，oo2=223MPa，6=19．4％

6、。Mg—Zn-Y合金以A、BA、Bc、c四种不同工艺路线进行8道次变形后的显微组织差异不大，均形成细小的等轴晶粒：四种工艺路线在l到8道次的变形过程中，合金的力学性能变化不同，对于路径A和B一，随着变形道次的增加，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率变化幅度不大，对于路径Bc和c，变形道次超过4次后，产生的变形织构的弱化作用导致合金的屈服强度迅速降低，但是合金仍保持较高的抗拉强度和延伸率。通过对ECAP变形过程中Mg．Zn—Y合金的晶粒细化过程的分析，结合其力学性能的变化得出ECAP变形的细化机制和准晶相强化机制：ECAP对于准晶增强Mg-Zn—Y合金的细化机制主要是基体在不同变形

7、路径下的连续剪切变形机制和准晶粒子对于基体的剪切及钉扎机制：准晶增强Mg．Zn．Y合金ECAP变形过程中存在三种强化机制：细晶强化、第二相粒子强化和位错强化，三种强化机制分别在ECAP变形的不同阶段起主导作用，在共同的强化作用下提高合金的强度。关键词：Mg-Zn—Y合金：二十面体准晶；等径角挤压(ECAP)：显微组织力学性能；强化机制II山东大学博士学位论文—准品增强Mg-Zn—Y合金的ECAP变形组织及力学性能AbstractMagnesiumandmagnesiumalloyarebec