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稀土元素对热轧AZ31镁合金动态再结晶及织构的影响

作　者: 李再久
导　师: 卢德宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 稀土元素 AZ31变形镁合金动态再结晶织构
分类号: TG339
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

镁合金具有低密度、高强度、可回收等优点,近年来镁合金作为轻质结构材料在运输车辆、电子产品等领域得到了广泛的应用。然而,由于在镁合金变形时(0002)<1120>基面滑移首先被启动,使得变形后的板材在轧制面上形成强烈的(0002)基面织构,从而恶化镁合金板材的二次成形能力。如何提高镁合金的二次成形能力以及力学性能成为镁合金研究的热点之一。本文以AZ31变形镁合金为研究对象,通过加入稀土元素(Ce、Y)的方法,研究了稀土元素对热轧过程中的孪生量、孪生形貌、动态再结晶形核机制、动态再结晶进程以及对织构(宏观、微观)的影响,并对稀土元素(Ce、Y)加入后激活合金变形时的非基面滑移系的机制进行了探究。得出了以下结论：稀土元素Ce的加入,细化了铸态AZ31合金的a-Mg枝晶,在晶界附近沉淀析出了针状Al4Ce及块状Al10Ce2Mn7两种形貌的稀土化合物粒子；Y加入后,在晶内析出了细小颗粒状的Al2Y稀土化合物粒子。稀土元素Ce的加入激活了合金变形时的非基面滑移系,使合金变形初期的孪生变形大量减少,与加入Ce不同,Y的加入并未使合金变形时的孪生变形减少。Ce和Y的加入使孪生形貌发生改变,且随着稀土元素含量的逐渐增多,合金中的拉伸孪晶(tension twin)原来越多,压缩孪晶(contraction twin)越来越少。Ce和Y的加入使动态再结晶(DRX)形核的主导机制发生改变。稀土元素的加入形成的稀土化合物粒子促进了动态再结晶形核(PSN),使得动态再结晶晶粒更多的依靠在晶界附近的连续动态再结晶(CDRX)机制晶粒形核,从而抑制了孪生动态再结晶(TDRX)。此外,稀土元素的加入还加速了合金的动态再结晶进程。AZ31、AZ31-1.0wt%Ce及AZ31-1.3wt%Y合金热轧板材呈现较强烈的基面织构组分,其(0002)基面织构平行于板面(RD-TD)。但AZ31-1.0wt%Ce及AZ31-1.3wt%Y合金(0002)基面极图的最大极密度(5.601)和(4.321)均比AZ31合金基面极图的最大极密度(6.262)小,基面织构得到显著地弱化。稀土元素(Ce、Y)加入后弱化了AZ31合金的(0002)基面织构。基面织构被弱化由以下两个原因：①固溶进入AZ31合金Mg基体的稀土元素(Ce、Y)激活了合金变形时的非基面滑移系。②由于稀土元素(Ce、Y)的加入形成了大量的稀土化合物粒子,相对于AZ31合金,AZ31-1.0wt%Ce和AZ31-1.3wt%Y合金能提供更多自由取向的动态再结晶晶粒形核核心,从而弱化了合金的(0002)基面织构,也即PSN是使AZ31合金板材(0002)基面织构弱化的另外一个原因。对AZ31-1.3wt%Y合金而言,Y的加入使合金轴比(c/a)值较AZ31合金轴比值降低,提高了合金晶格的对称性,从而激活了合金变形时的非基面滑移系,故轴比值可能是激活AZ31-1.3wt%Y合金非基面滑移系的最根本原因。对AZ31-1.0wt%Ce来说,Ce的加入使合金轴比值较AZ31合金轴比值升高,故轴比值并非激活AZ31-1.0wt%Ce合金非基面滑移系的根本原因。从EBSD测试结果可以看出：除(0002)方向的强度峰值外,在AZ31-1.0wt%Ce及AZ31-1.3wt%Y合金中还出现了介于(0002)基面与(1010)柱面间的强度峰值,这被认为是非基面滑移系被激活的直观反映。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 镁及镁合金  9-11
    1.1.1 镁及镁合金的性能  9
    1.1.2 镁合金的分类及其成形工艺  9-11
  1.2 镁合金的塑性变形性能  11-15
    1.2.1 镁合金的滑移系  11
    1.2.2 影响镁合金的变形性能的因素  11-12
    1.2.3 镁合金板材的轧制  12-13
    1.2.4 镁合金中的动态再结晶  13-15
  1.3 变形镁合金的研究现状  15-20
    1.3.1 变形镁合金的织构  15-17
    1.3.2 织构研究手段现状  17-18
    1.3.3 稀土元素对镁合金变形织构的影响  18-20
  1.4 课题研究的主要内容及其研究意义  20-23
    1.4.1 课题的提出及研究意义  20-21
    1.4.2 论文的主要研究内容  21-23
第二章试验材料和试验方法  23-29
  2.1 试验材料制备  23-26
    2.1.1 试验合金的熔炼  23-25
    2.1.2 试验合金的轧制  25-26
  2.2 实验研究方法  26-29
    2.2.1 试样的制备和组织分析方法  26
    2.2.2 宏观织构测量  26
    2.2.3 微观织构测量  26-29
第三章稀土元素对热轧AZ31合金动态再结晶的影响  29-49
  3.1 稀土元素Ce对AZ31合金动态再结晶的影响  29-37
    3.1.1 Ce含量对AZ31合金铸态组织的影响  29-32
    3.1.2 Ce含量对AZ31合金动态再结晶的影响  32-37
  3.2 稀土元素Y对AZ31合金动态再结晶的影响  37-41
  3.3 稀土化合物粒子对AZ31合金动态再结晶的影响  41-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章稀土元素对AZ31合金织构的影响  49-65
  4.1 Ce和Y对第4道次轧样宏观织构的影响  50-52
  4.2 Ce和Y对第4道次轧样显微织构的影响  52-56
  4.3 讨论  56-62
    4.3.1 稀土元素对合金织构的影响  56-58
    4.3.2 非基面滑移系被激活的实验证据  58-61
    4.3.3 PSN与基面织构被弱化  61-62
  4.4 本章小结  62-65
第五章结论  65-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
附录  74

稀土元素对热轧AZ31镁合金动态再结晶及织构的影响

内容摘要

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