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铸造Mg-5Li-3Zn-Y合金的热变形行为研究

2020-12-11阅读(666)

铸造Mg-5Li-3Zn-Y合金的热变形行为研究

论文摘要

利用高温压缩实验研究了铸态Mg-5.21%Li-3.44%Zn-0.32%Y-0.01%Zr合金的热变形行为，分析了合金的流变曲线特征，建立了合金的流变应力本构方程及热加工图，并且分析了合金在各个状态下的显微组织特征，得出实验合金热加工的最佳成型工艺参数，最后通过热挤压实验进行了验证。实验铸态合金由α-Mg基体、β-Li相、稀土W-Mg3Zn3Y2相及Mg0.97Zn0.03相组成。铸态合金在室温拉伸变形时具有显著的加工硬化现象，其强度与塑性有较好配合：σ0.2＝92.3MPa，σb＝165.7MPa，δ=14.5%。铸态实验合金在不同条件下压缩变形时，都具有较显著的加工硬化效应且变形温度越低这种现象越明显。应变量较小时的流变曲线均具有动态再结晶的典型特征，随着应变量的增大加工硬化占主导地位，流变曲线都有所上升；合金的热变形行为可用双曲正弦函数形式的本构方程较准确的描述；由于稀土元素的添加，合金的平均热变形激活能（Q≈136.41kJ/mol）及平均应力指数（n≈5.28）都较高；在温度低于250℃时第二相粒子增强和Mg的自扩散控制了实验条件下合金的热变形行为；而温度高于250℃时，合金的变形行为主要受位错攀移和Mg的自扩散控制。热加工图显示实验合金存在两个峰值效率区，在峰值效率区对应的变形条件下变形时以DRX为主的软化作用占主导地位而有利于合金塑性成型，因此合金最优热加工参数范围为：T=300℃左右、ε=0.001s-10.01s-1以及T=350400℃、ε=0.001s-10.1s-1。压缩态下合金中的析出相主要为MgZn2相和稀土W-Mg3Zn3Y2相。实验合金中β相含量较少且在所有的变形条件下都迅速发生了动态再结晶；在T＜300℃时合金中细密分布的MgZn2相抑制了α相的DRX，T＞300℃后MgZn2相逐渐固溶进基体中，合金中破碎的W相为α相的DRX形核提供了有利位置，变形参数为DRX晶粒尺寸的决定性因素。依据最佳成型工艺参数对铸态合金进行热挤压获得的挤压态合金在室温拉伸变形过程中仍有一定的加工硬化效应，挤压态合金的综合力学性能较铸态得到了显著提高，强度和塑性仍有较好的配合：σ0.2=132MPa，σb=215MPa，δ=20.9%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 变形镁合金
  • 1.2.1 镁合金的塑性变形
  • 1.2.2 变形镁合金塑性的改善
  • 1.3 镁锂合金
  • 1.3.1 镁锂合金概述
  • 1.3.2 合金元素在镁锂合金中的作用
  • 1.4 镁锂系合金的研究现状
  • 1.5 本文研究内容及意义
  • 第2章 实验材料及实验方法
  • 2.1 高温热压缩试验
  • 2.1.1 实验设备及变形参数
  • 2.1.2 压缩实验数据处理
  • 2.2 热挤压实验
  • 2.3 室温力学性能测试
  • 2.4 显微组织观察与结构分析
  • 2.4.1 金相组织及扫描电镜观察与分析
  • 2.4.2 物相分析
  • 2.4.3 透射电镜观察及分析
  • 2.4.4 差示扫描量热分析
  • 2.4.5 晶粒尺寸的测量
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 铸态合金的显微组织和室温力学性能
  • 3.1 铸态合金显微组织分析
  • 3.1.1 铸态合金金相显微组织观察
  • 3.1.2 铸态合金 XRD 物相分析
  • 3.1.3 铸态合金 SEM 观察并结合 EDS 分析
  • 3.1.4 铸态合金凝固过程分析
  • 3.2 铸态合金室温力学性能分析
  • 3.3 铸态合金断口观察及分析
  • 3.4 本章小节
  • 第4章 合金的热变形动力学分析
  • 4.1 流变应力曲线特征观察
  • 4.2 热压缩流变应力本构关系的建立
  • 4.2.1 双曲正弦函数关系的建立
  • 4.2.2 幂函数关系的建立
  • 4.2.3 指数函数关系的建立
  • 4.3 热压缩流变应力本构方程分析
  • 4.4 本章小节
  • 第5章 合金的热加工图
  • 5.1 加工图理论基础
  • 5.1.1 能量耗散图
  • 5.1.2 失稳变形区判定准则
  • 5.2 加工图的建立
  • 5.3 热加工图分析
  • 5.3.1 失稳变形区分析
  • 5.3.2 峰值效率区分析
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 热压缩变形后显微组织分析
  • 6.1 热压缩变形时材料受力状况分析
  • 6.2 热压缩变形后强化相分析
  • 6.2.1 热压缩变形后强化相形态、分布观察
  • 6.2.2 热压缩变形后强化相的相组成分析
  • 6.2.3 热压缩变形后稀土 W 相分析
  • 6.3 热压缩变形后显微组织演变结合流变曲线分析
  • 6.4 热压缩变形过程中动态再结晶特点分析
  • 6.4.1 α相 DRX 形核特征
  • 6.4.2 影响α相 DRX 晶粒尺寸的因素分析
  • 6.5 本章小结
  • 第7章 挤压态合金的显微组织和室温力学性能
  • 7.1 挤压态合金宏观形貌及显微组织观察
  • 7.2 挤压态合金室温力学性能及断口分析
  • 7.2.1 挤压态合金室温力学性能分析
  • 7.2.2 挤压态合金室温拉伸断口分析
  • 7.3 本章小节
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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