Zn及变形工艺对Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金微观组织、织构及力学性能的影响

论文摘要

本文通过光学显微观察、力学性能测试、X-Ray衍射分析、扫描电镜分析、高分辨透射电镜分析及电子背散射衍射（EBSD）分析等手段,以Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金为研究对象,采用合金化、热挤压、热轧变形及等温时效等试验方法,研究了合金元素及加工方式对Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金微观组织、织构及力学性能的影响,结果表明：1. Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金中加入Zn元素会形成Mg12Zn（YGd）相,该相具有长周期堆垛层错排列而被称为LPSO结构。这种相有两种存在形态：分布在晶界的块状LPSO结构和晶内的针状LPSO结构。合金在773K固溶,LPSO结构会纵向和横向生长。固溶合金中的LPSO结构具有ABCBCB’层错序列,A和B’原子层为Gd、Y和Zn。热挤压态和热挤压-热轧态的Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的屈服强度和抗拉强度都高于Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金,说明LPSO结构能够改善合金的力学性能。2.合金热挤压过程中发生了动态再结晶,晶粒成等轴状且明显细化。热挤压-热轧态合金晶粒沿轧制方向被拉长,合金的屈服强度和抗拉强度都有明显提高,3#合金经热挤压、热轧后屈服强度为318MPa,抗拉强度达到382MPa,延伸率达到8%。3.Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金中形成的针状LPSO结构会抑制过饱和固溶体的分解,使时效峰延后,但其可以减小分解产物的尺寸并使其弥散分布,从而提高T5和T10态合金的抗拉力学性能。热挤压后再热轧能够加快过饱和固溶体的分解,提前时效峰,提高生产效率；二次热轧使β’相尺寸更小,分布更加弥散,提高合金的拉伸力学性能,热挤压态Mg-6Gd-3Y-1.4Zn-0.5Zr合金经热轧后时效,屈服强度达到369MPa,抗拉强度达到425MPa。4.热挤压板材样品织构总体有两种组分：{0001}基面织构组分和非基面织构（基面偏向TD方向40°）组分。热挤压板材经过热轧后,非基面织构组分消失,而且基面织构增强。5.热挤压板材沿0°、45°及90°方向的基面滑移施密特因子呈递增趋势,而沿三个不同方向的屈服强度和抗拉强度呈现相反规律。热挤压-热轧板材沿0°、45°及90°方向的基面滑移系的施密特因子都明显小于热挤压板材,并且三个方向的屈服强度及抗拉强度都高于热挤压板材,呈现明显地织构强化特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金及其分类
• 1.2.1 镁的合金化
• 1.2.2 镁合金的分类
• 1.3 镁合金的强化方法
• 1.3.1 固溶强化
• 1.3.2 第二相强化
• 1.3.3 细晶强化
• 1.3.4 形变强化
• 1.3.5 织构强化
• 1.4 镁合金的塑性变形
• 1.4.1 镁及其合金的塑性变形机制
• 1.4.2 镁合金的塑性加工技术
• 1.5 镁合金织构
• 1.5.1 织构
• 1.5.2 镁合金形变织构
• 1.5.3 镁合金中的织构组分
• 1.5.4 EBSD在镁合金微织构分析中的应用
• 1.6 Mg-Gd-Y系合金的研究进展 #1
• 1.6.1 Mg-Gd-Y系合金的合金化
• 1.6.2 Mg-Gd-Y系合金的热处理
• 1.6.3 Mg-Gd-Y系合金的变形
• 1.7 本课题研究的目的、意义和内容
• 1.7.1 本课题的研究目的和意义
• 1.7.2 本课题的研究内容
• 第二章 实验方案设计与过程
• 2.1 实验工艺流程
• 2.2 试验材料制备
• 2.2.1 熔炼铸造
• 2.2.2 固溶处理
• 2.3 热挤压/热挤压-热轧制
• 2.3.1 热挤压
• 2.3.2 热轧
• 2.4 时效处理
• 2.5 显微组织观察与性能检测
• 2.5.1 微观结构分析
• 2.5.2 力学性能测定
• 第三章 Zn元素对Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响
• 3.1 Zn元素对Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金铸态及固溶态显微组织的影响
• 3.1.1 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金铸态显微组织
• 3.1.2 Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金固溶态显微组织
• 3.2 zn元素及变形工艺对Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金组织及力学性能的影响
• 3.2.1 热挤压对Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金组织及力学性能的影响
• 3.2.2 热挤压-热轧态Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金显微组织及力学性能的影响
• 3.3 分析讨论
• 3.3.1 LPSO结构的形成
• 3.3.2 合金的强化机理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 Zn元素及变形工艺对Mg-6Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金时效行为的影响
• 4.1 不同变形状态合金的时效硬化行为
• 4.2 时效态合金的力学性能
• 4.3 时效强化机理分析
• 4.4 分析讨论
• 4.5 结论
• 第五章 Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金板材微观组织、织构与力学性能的各向异性
• 5.1 合金不同截面的微观组织
• 5.2 力学性能的各向异性
• 5.3 不同加工工艺的织构变化
• 5.3.1 热挤压板材织构
• 5.3.2 热挤压-热轧板材织构
• 5.4 织构对力学性能的影响
• 5.5 织构形成机理分析
• 5.6 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表相关论文及参与的科研项目