ecap变形mg_2si相增强mg-zn耐热镁合金的研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文ECAP变形Mg2Si相增强Mg-Zn耐热镁合金的研究摘要目前，随着人们对能源和环境的日益重视，交通工具的轻量化成为必然，镁合金作为最轻的结构材料引起科研人员越来越高的重视。但镁合金在高温环境中下的力学性能偏低，特别是环境温度超过393K后，抗蠕变性能急剧下降。因此，开发新型耐热镁合金在该领域显得越发重要。制备耐热镁合金的主要途径之一是在镁合金中加入廉价元素Si。本文在Mg-Zn系合金中加入较多量的Si元素(2%)，制备出ZS32镁合金；并通过等通道转角变形技术（ECAP）细化粗

2、大汉字状的热稳定性较高的晶界强化相Mg2Si及晶粒；利用OM、XRD、EDS、SEM、TEM等设备对合金变形前后组织变化及室温力学性能和高温蠕变性能进行分析研究，并探讨ECAP细化机理及合金变形前后的断裂行为，这为开发性能较高的耐热镁合金及其应用提供可靠的理论依据。实验结果表明：(1)铸态ZS32镁合金的组织及第二相（块状及汉字状Mg2Si相，MgZn相、MgZn2相）经过ECAP变形后都得到了显著细化。经过4道次ECAP变形以后，晶粒平均尺寸从铸态的50μm细化到25μm，同时显著细化Mg2Si相；经过8道

3、次变形以后，晶粒被细化到10μm左右，晶粒度较均匀；Mg2Si相被逐步破碎成细小颗粒，弥散分布在晶内或晶界附近。ZS32镁合金从铸态到8道次变形态的细化机制是：纯剪切应力作用的塑性变形引起了动态I太原理工大学硕士研究生学位论文再结晶。(2)随变形道次递增，基体晶粒以及Mg2Si相不断细化，提升了室温力学性能与高温抗蠕变性能，其中：室温下4道次变形试样的屈服强度（YS）提高200%，抗拉强度（UTS）提高183%以及伸长率（δ）提高218%；高温蠕变实验中：①外加应力恒定时，同一道次变形试样的抗蠕变性能因提高温

4、度而降低；②等温等应力时，在变形道次递增的同时，寿命延长、稳态蠕变速率下降。ZS32镁合金随着变形道次增加，室温拉伸及高温蠕变的断裂方式从铸态的脆性断裂，变形态变为韧性断裂。(3)裂纹源主要在第二相颗粒处形成，这是由于ECAP变形细化了热稳定Mg2Si相，钉扎位错，有效抑制了晶内位错运动及晶界滑移，使得应力集中，为裂纹的形成提供条件；经过计算蠕变应力指数n（4

5、，力学性能，蠕变性能II太原理工大学硕士研究生学位论文ECAPEDHEAT-RESISTANTMG-ZNBASEDALLOYSREINFORCEDBYMG2SIPHASEABSTRACTInrecentyears,increasingattentionispaidtoenergyandenvironmentalissues,andvehicleswithlightweightareofgreatdemand.Therefore,magnesiumalloys,asthelighteststructuralme

6、talmaterial,attractresearchers’increasingattention.However,magnesiumalloysshowpoormechanicalpropertiesatelevatedtemperature,especiallyover393K,andthecreeppropertiesdeclinesrapidly.Sodevelopinganewheat-resistantmagnesiumalloyisofneedandurgency.Oneofthemainwa

7、ystofabricateheat-resistantmagnesiumalloyistoaddcheapelementofsiliconinmagnesiumalloys.TheZS32alloywasfabricatedbyadding2wt.%SitotheMg-Znalloy.Equalchannelangularpressing(ECAP)deformationwascarriedouttorefinethecoarsefishbone-likeMg2Siphasewhichhadhightherm

8、alstabilityandthemicrostructureofthealloy.Opticalmicroscope(OM),X-raydiffraction(XRD),energydispersivespectroscopy(EDS),scanningelectronmicroscope(SEM)andtransmittedelectronmicroscope(TEM)techniqueswer