yb对zk31镁合金室温组织与力学性能的影响

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1、摘要本文以ZK31镁合金为基，通过添加稀土元素Yb，配制了5种不同成分的合金。利用热力模拟，金相观察，硬度测试，室温力学拉伸，x—Ray物相分析，扫描电镜(SEM)观察等分析和测试方法，对ZK31+xYb镁合金的塑性加工工艺，热处理工艺进行了探索，探讨了Yb对ZK31镁合金室温组织和力学性能的改善作用。研究发现，ZK31镁合金中，Yb添加量在1Wt．％以下时，Yb和zn在合金中均匀分布，形成少量的Yb．Zn化合物在晶内和晶界上不连续分布，合金具有良好的塑性加工性能。当Yb添加量达到2Wt．％时，Yb和zn元素同时向品界偏析，虽然能显著细化铸锭晶粒(约309m)，但三元Mg—Zn．Y

2、b脆性共晶化合物在晶界上连接成网络，在塑性变形过程中，被破碎成为裂纹源，使合金丧失塑性加工能力。而添加0．5Wt．％Yb时，合金的力学性能并不发生明显改变，对ZK31合金而言，Yb的添加量以1Wt．％为佳。进一步的研究发现，Yb元素对合金强度的提高，主要是由于Yb抑制了合金热加工过程中的动态再结晶，细化了合金加工态的晶粒(<5um)，给热处理后的性能带来有利的影响。添加1Wt．％Yb元素后，ZK31合金的强度得到明显提高，通过挤压后直接423K／24h时效的方法，ZK31+1．0Yb合金的强度和塑性同时得到提高，获得的最佳的力学性能：％=313MPa，Co．2=293MPa，扣19

3、．1％。热力模拟实验的结果表明，663K／0．1s。是ZK31+0．3Yb合金较好的变形参数，此时动态再结晶易于激发，塑性变形能顺利进行；623K和573K变形，DRX不能很好激发，流变应力高。应变速率提高至1s～，材料易在变形没有充分进行f付即发生破裂。镁合金的孪生在变形的早期发生，孪生促进晶粒中“多边化”组织的形成，在随后的变形过程中转变成小角度晶界(LAB)，对破碎粗大的铸锭晶粒有一定的作用。关键词：镁合金，稀土元素Yb，塑性变形，热处理，孪晶AbstractSixYballoyingZK31一basedmagnesiumalloyswasstudiedinthispaper

4、．Thermalmechanicalsimulation．metallogmphicanalysis，hardnesstest，room—temperaturemechanicaltension，X-RayphaseanalysisandscanelectronmicroscopeobservationwasusedtOsearchthesuitableplasticdeformationparametersandheattreatmenIparameters．AndtheeffectofYbonthemechanicalnrooertiesimprovementofZK31mag

5、nesiumalloywasalsoinvestigated．YbandZndistributedhomogeneouslyinthegrain．asmallamountYb—Znintermetallicliedinthegrainoralongthegrainboundarydiscontinuously，whentheadditionofYbwaslowerthan1Wt．％，thusthealloyiSdeformable．IftheadditionofYbismorethan2Wt．％．bothYbandZnsegregatedtothegrainboundarytofo

6、mrfriabletemaryMg—Zn．Ybintermetallic．Althoughthegrainwasrefinedobviouslybythesegregationofsoluteelement，thealloybecameundeformableduetothecrackingintroducedbyfragmentaryofnet—likeintermetallicwhichlnearedonthegrainboundary．Whiletheadditionof05Wt．％Ybhasminoraffectontheimprovementofthemechanical

7、ofthealloy．SOthe1Wt．％iStheproperadditionquantity．TheimprovementofthemechanicalpropertiesofZK31magnesiumalloyedwithYb．mainlyduetothegrainrefinementofas—extrusionZK31alloy(<51．tm)bytheinhibitionofdynamicrecrystallization(DRX)processwhichc