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大塑性变形制备超轻亚微米级镁合金实验研究

作　者: 郭胜利
导　师: 白朴存
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Mg-Li合金等径角挤压(ECAE) 晶粒细化显微组织有限元法
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

采用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射等研究了Mg-8.2%Li(wt%,以下同)和Mg-8.2%Li-0.6%Zr两种合金铸锭及常规挤压和等径角挤压(equal channel angular extrusion-ECAE)后棒材的显微组织和微观结构;并对ECAE工艺过程进行了三维弹塑性有限元模拟。光学显微分析表明,两种合金锭坯的α和β两相分布较均匀,常规挤压后Mg-8.2%Li和Mg-8.2%Li-0.6%Zr合金的α相均为等轴晶,晶粒尺寸分别约为20μm和10μm,β相沿挤压方向形成带状组织。300℃温度下,Mg-8.2%Li合金试样经ECAE工艺的A和Bc路径4道次挤压。光学显微分析表明,ECAE过程中合金发生了动态回复和再结晶,ECAE工艺的A和Bc路径对合金的组织均有显著的细化作用,1～3道次的细化幅度大于4道次,Bc路径的细化效果优于A路径;4道次后,合金α相的晶粒尺寸分别约为8μm和4μm左右。X射线分析表明,ECAE过程中合金的α相没有发生机械孪生;经Bc路径后合金α相的(1 011)和(1 010)晶面取向分布较分散,而经A路径后,其取向分布差异较大。300℃温度下,Mg-8.2%Li-0.6%Zr合金试样经ECAE工艺的Bc路径4道次挤压。宏观组织分析表明,常规挤压后β相的带状组织被“碎化”。X射线分析表明,ECAE2道次时合金α相发生了机械孪生;ECAE4道次后,合金α相的(1 011)和β相的(1 10)晶面取向分布较分散。TEM显微组织和微观结构分析表明,ECAE1道次后,α相存在滑移带、扭折带和高密度位错区,β相发生了动态回复和再结晶;ECAE2道次时,α相孪晶界贯穿于β相且β相没有被切断;ECAE3道次时,不同位错源散发的异号位错互相抵消,同号刃位错形成倾斜亚晶界,位错缠结演变成亚晶界(能量较低的位错网络);ECAE4道次后,α相内出现晶粒尺寸约为50nm的纳米级超细晶粒。由于Zr元素的加入合金的再结晶温度升高,延缓了Mg-8.2%Li-0.6%Zr合金在ECAE过程中动态再结晶的发生,合金的细化机理主要是发生机械孪生时形成非平衡晶界细小晶粒,动态回复时形成的小角度亚晶界逐渐演变成大角度晶界,形成纳米级等轴晶。ECAE过程计算机数值模拟分析表明,ECAE的变形是非常不均匀的,消除摩擦并不能改变ECAE的变形不均匀性,但挤压力显著下降。摩擦系数为μ=0.4时的挤压力是无摩擦时的2倍。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 镁锂合金材料的开发与应用  7-12
  1.2 ECAE 的原理  12-15
  1.3 本课题的研究意义和研究内容  15-17
第二章镁锂合金棒材的制备  17-29
  2.1 实验合金成分的确定  17-18
  2.2 镁锂合金熔炼实验  18-19
  2.3 镁锂合金铸锭的显微组织和物相分析  19-21
  2.4 镁锂合金均匀化处理制度  21-25
  2.5 镁锂合金棒材挤压工艺  25-29
第三章 MG-8.2%LI 合金的等径角挤压  29-42
  3.1 设备  29
  3.2 等径角挤压实验工艺参数选择  29-31
  3.3 ECAE 实验过程  31-32
  3.4 ECAE 后合金的显微组织  32-37
  3.5 ECAE 后合金X 射线分析  37-39
  3.6 结果分析与讨论  39-42
第四章镁锂锆合金等径角挤压过程中的组织演变  42-52
  4.1 ECAE 实验工艺  42
  4.2 ECAE 后镁锂锆合金宏观组织分析  42-43
  4.3 ECAE 后镁锂锆合金X 射线分析  43-44
  4.4 ECAE 后合金微观组织的TEM 分析  44-50
  4.5 结果分析与讨论  50-52
第五章等径角挤压的力学分析  52-62
  5.1 MSC.MARC 软件特点  52
  5.2 ECAE 应变理论公式和变形过程数值模拟  52-53
  5.3 数值模拟结果及分析  53-56
  5.4 摩擦对ECAE 过程中等效应变的影响  56-60
  5.5 挤压力-变形时间曲线  60-62
第六章结论  62-67
在读期间取得的科研成果  67-68
致谢  68-69
作者简介  69

大塑性变形制备超轻亚微米级镁合金实验研究

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