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准晶增强Mg97.6Zn1.8Y0.6合金高压凝固及热变形行为

作　者: 王哲
导　师: 徐瑞
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: Mg97.6Zn1.8Y0.6合金 高压凝固 准晶相 热压缩变形 流变曲线
分类号: TG292
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


压力达到GPa数量级时可以改变合金凝固过程的热力学和动力学条件，使合金的凝固组织与常规铸造不同。本文以Mg97.6Zn1.8Y0.6（at.%）合金为母材，采用CS-IB型六面顶压机进行2、4和6GPa高压凝固；利用OM、SEM、EDS和XRD分析了Mg97.6Zn1.8Y0.6合金在不同压力下凝固的组织和相组成；用WDW3100型万能试验机研究了高压凝固Mg97.6Zn1.8Y0.6合金的室温压缩行为。采用Gleeble-3500热/力模拟试验机对Mg97.6Zn1.8Y0.6合金进行热压缩，与Mg96.2Zn3.5Y0.3合金热压缩行为进行对比，研究了准晶相对Mg-Zn-Y合金热变形行为的影响，并利用SEM和OM观察了合金热压缩后的组织。实验结果表明，常压凝固Mg97.6Zn1.8Y0.6合金组织粗大，基体为-Mg相，第二相(I-Mg3YZn6和Mg6.8Y0.35Zn2.81)以共晶形式分布在基体上；GPa级高压凝固时，合金组织显著细化，第二相（I-Mg3YZn6和W-MgYZn3）呈杆状和点状均匀分布在基体上，当压力高达6GPa时，合金中生成粒状Mg-Y新相。随着凝固压力的增大，合金的硬度、抗压强度、屈服强度等力学性能大幅提高，常压凝固合金的抗压强度为259.0MPa，屈服强度为230.4MPa，压缩率为26.1%，压缩断裂类型为典型的解理断裂；而6GPa高压下合金的抗压强度高达361.4MPa，屈服强度高达256.5MPa，解理面细小并出现撕裂岭，解理程度降低，断裂机制更接近准解理断裂。Mg97.6Zn1.8Y0.6合金的热变形行为受变形温度、应变速率和压下量的影响，流变应力随变形温度的减小、应变速率和压下量的增大而增大。合金在150C下进行热压缩时，试样在发生动态再结晶前断裂，200C下变形时，合金中存在明显的动态回复，300C以上变形时，合金发生动态再结晶。经计算Mg97.6Zn1.8Y0.6合金应变速率与峰值应力关系为：m14.347ln182.583，温度补偿变形速率因子Z exp（140.07103/RT）。Zn/Y比合适的合金中准晶相含量更高，准晶相具有增强作用。因此热变形过程中，Mg97.6Zn1.8Y0.6比Mg96.2Zn3.5Y0.3合金具有更好的抗压性能及应变速率敏感性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 引言  11-12
  1.2 高压作用下合金的凝固  12-15
    1.2.1 高压技术与高压设备的简介  12-13
    1.2.2 高压对合金凝固的影响  13-14
    1.2.3 高压技术应用的研究展望  14-15
  1.3 镁及镁合金  15-17
    1.3.1 镁及其合金性质  15
    1.3.2 Mg-Zn-Y 合金  15-16
    1.3.3 镁合金的应用和发展  16-17
  1.4 镁合金的塑性变形  17-19
    1.4.1 镁合金的滑移机制  17-19
    1.4.2 镁合金的动态再结晶  19
  1.5 研究的内容和意义  19-21
    1.5.1 选题意义  19
    1.5.2 研究内容  19-21
第2章 实验设备和方法  21-27
  2.1 实验设备  21-23
    2.1.1 熔炼设备  21
    2.1.2 高压设备  21-23
    2.1.3 热模拟设备  23
  2.2 实验过程  23-26
    2.2.1 熔炼过程  23-24
    2.2.2 高压凝固过程  24
    2.2.3 热压缩实验过程  24-26
  2.3 实验方法  26-27
    2.3.1 显微组织观察  26
    2.3.2 物相分析  26
    2.3.3 显微硬度测试  26
    2.3.4 压缩性能测试  26-27
第3章 高压凝固对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金组织和室温压缩性能的影响  27-45
  3.1 高压凝固对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金组织及相组成的影响  27-38
    3.1.1 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金的常压凝固组织及相组成  27-29
    3.1.2 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金高压凝固组织  29-32
    3.1.3 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金高压凝固下的相组成  32-35
    3.1.4 Zn 在基体中溶解度随凝固压力的变化  35-36
    3.1.5 第二相体积分数随凝固压力的变化  36-38
  3.2 高压凝固对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金室温压缩性能的影响  38-43
  3.3 高压对合金显微硬度的影响  43
  3.4 本章小结  43-45
第4章 Mg-Zn-Y 合金热压缩变形行为研究  45-68
  4.1 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金热压缩变形流变曲线及组织分析  45-54
    4.1.1 变形温度对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金热压缩变形组织的影响  46-49
    4.1.2 应变速率对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金热压缩变形组织的影响  49-51
    4.1.3 压下量对 Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)镁合金热压缩变形组织的影响  51-54
  4.2 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金热压缩变形流变曲线及组织分析  54-61
    4.2.1 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金的常压凝固组织  54-55
    4.2.2 变形温度对 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金流变曲线的影响  55-56
    4.2.3 应变速率对 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金流变应力的影响  56-57
    4.2.4 变形量对 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金流变曲线的影响  57
    4.2.5 Mg_(96.2)Zn_(3.5)Y_(0.3)合金热压缩变形组织分析  57-61
  4.3 变形条件对 Mg-Zn-Y 合金热变形行为的影响  61-66
    4.3.1 变形条件对 Mg-Zn-Y 合金峰值应力的影响  61
    4.3.2 应变速率对 Mg-Zn-Y 合金流变值应力的影响  61-64
    4.3.3 Mg-Zn-Y 镁合金热变形中的动态再结晶激活能  64-66
  4.4 本章小结  66-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  73-74
致谢  74-75
作者简介  75

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 有色金属铸造 > 轻金属铸造
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