【摘要】：近年來(lái),工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)地球造成的破壞讓人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題愈加重視,人們迫切希望能夠找到成本低、性能良好的“綠色材料”作為建設(shè)未來(lái)的基石。隨著鎂合金的開(kāi)發(fā)使用,其質(zhì)輕、儲(chǔ)量豐富等特點(diǎn)可以進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能減排、環(huán)保的目的,因而越來(lái)越受到各個(gè)行業(yè)的關(guān)注。其中,變形鎂合金是目前工業(yè)界使用量很大的一類(lèi)鎂合金。但是鎂合金仍然存在變形困難、織構(gòu)復(fù)雜等缺陷,限制其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。本文研究了稀土元素(RE)的種類(lèi)、含量及復(fù)合加入方式等對(duì)鎂合金變形能力、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面的影響。選用常見(jiàn)的稀土Nd、Gd、Y,作為輕、中、重稀土元素的代表,進(jìn)行合金化實(shí)驗(yàn)以熔煉一系列Mg-RE合金。熔煉之后采用半連續(xù)鑄造法,并對(duì)其進(jìn)行了380℃、450℃熱擠壓加工,并進(jìn)一步對(duì)擠壓合金進(jìn)行了400℃的熱軋制加工。使用金相顯微鏡和掃描電鏡(SEM)觀(guān)察了Mg-RE合金的顯微組織;利用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)對(duì)合金的相組成以及宏觀(guān)織構(gòu)進(jìn)行了分析;利用能譜(EDS)研究了合金的微觀(guān)成分;利用電子背散射衍射(EBSD)并結(jié)合極圖與反極圖對(duì)擠壓和軋制合金的顯微織構(gòu)進(jìn)行了分析。此外,測(cè)定了變形Mg-RE合金沿不同加工方向上的拉伸力學(xué)性能。在上述基礎(chǔ)上,討論了RE元素對(duì)變形鎂合金顯微組織、織構(gòu)演變和力學(xué)性能的影響。主要結(jié)論如下:(1)鑄態(tài)Mg-RE合金的顯微組織:鑄態(tài)組織呈現(xiàn)枝晶組織,且富含RE的第二相化合物呈半連續(xù)網(wǎng)狀分布在枝晶邊界處。XRD數(shù)據(jù)表明,這些Mg-RE化合物主要包括:Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5和Mg_(41)Nd_5相。經(jīng)過(guò)固溶熱處理之后,大塊的Mg-RE第二相基本上都固溶進(jìn)入鎂基體中,只留下一些較小顆粒。在隨后的變形加工過(guò)程中,基體和第二相粒子的錯(cuò)配使得第二相粒子周?chē)奈诲e(cuò)密度升高,這有益于再結(jié)晶晶粒的形核,也就是顆粒誘發(fā)形核機(jī)制,同時(shí)極大弱化了Mg-RE合金的織構(gòu)。(2)Mg-RE變形合金再結(jié)晶組織及織構(gòu):Mg-RE合金在經(jīng)過(guò)熱擠壓和熱軋制之后,均呈現(xiàn)出完全再結(jié)晶組織,說(shuō)明合金在熱加工過(guò)程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,且顯示出不同于傳統(tǒng)Mg-Al系合金的弱化的非基面織構(gòu)。這種織構(gòu)非常有利于提高合金的成型加工性能。通過(guò)分析稀土類(lèi)型及含量對(duì)變形合金織構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)輕稀土元素對(duì)變形鎂合金的織構(gòu)弱化作用要強(qiáng)于同等含量的重稀土元素,而且RE元素復(fù)合添加時(shí)對(duì)織構(gòu)的弱化效果要強(qiáng)于單一RE元素的添加。變形加工樣品的晶面極圖分析顯示,由于RE的存在,Mg-RE合金晶面發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn),織構(gòu)也與純鎂的織構(gòu)不同,(0002)晶面的取向以板材垂直方向?yàn)檩S,向擠壓或軋制方向發(fā)生小角度偏轉(zhuǎn),并形成了兩個(gè)較高強(qiáng)度的峰值組元,(101~_0)晶面則主要分布在板材垂直方向。(3)變形加工樣品的取向分布函數(shù)(ODF):擠壓合金中,二元合金與三元合金擠壓樣品的主要織構(gòu)組分基本一致,主織構(gòu)為{011~_3}02~_23,次織構(gòu){~_12~_15}12~_13,但三元合金擠壓樣品的織構(gòu)密度要明顯弱于二元合金擠壓樣品。尤其是次織構(gòu){1~_21~_5}12~_13;三元合金的總體織構(gòu)密度低于二元合金,很大一部分程度上是由于其較低的次織構(gòu)密度值。軋制合金與擠壓合金相比,織構(gòu)密度有所增強(qiáng),但同樣含有兩種最主要的稀土織構(gòu)類(lèi)型,主織構(gòu)為{01~_13}0~_223,次織構(gòu){011~_4}01~_12。稀土元素對(duì)軋制合金織構(gòu)的作用規(guī)律與擠壓合金一致�？梢�(jiàn)RE多元復(fù)合加入具有抑制織構(gòu)密度的效果。綜上所述,本文的研究工作可以為利用RE來(lái)提高變形鎂合金的變形能力、抑制其織構(gòu)的形成具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【圖文】：

稀土鎂合金變形加工與顯微組織、織構(gòu)演變金金的定義與發(fā)展歷史合金具有 HCP 結(jié)構(gòu)，因此鎂合金壓力加工成形性能差較好。圖 1.1 是鎂合金成形技術(shù)發(fā)展示意圖，目前鎂合，鎂合金鑄件的力學(xué)性能差，容易產(chǎn)生組織缺陷且產(chǎn)品金的使用性能和應(yīng)用范圍受到很大的限制。板 材 成 形

織構(gòu)傾向于朝著典型的“鎂型織構(gòu)”發(fā)展。在 Mg 基合金中一個(gè)熱激活變形模式，其在 Mg-Li 合金高溫變形的作用才是本質(zhì)織構(gòu)分類(lèi)變形鎂合金中，常見(jiàn)的織構(gòu)類(lèi)型有三種：一種是纖維織構(gòu)，擠壓變織構(gòu)；第二種是板織構(gòu)，軋制變形易形成板織構(gòu)；第三種是再結(jié)分別論述。1）纖維織構(gòu)維織構(gòu)指得是當(dāng)擠壓變形時(shí)，擠壓方向(ED)與鎂合金的(0001)基面成纖維織構(gòu)，只在一個(gè)方向壓縮，(0001)平面將會(huì)與壓縮方向垂直維織構(gòu)。圖 1.2 表示在擠壓過(guò)程中生成纖維織構(gòu)會(huì)出現(xiàn)的晶粒分布大部分晶粒所在的基面是與擠壓方向一致的。

稀土鎂合金變形加工與顯微組織、織構(gòu)演變（2）板織構(gòu)軋制時(shí)，鎂合金通常會(huì)形成(0001)基面與軋面一致的織構(gòu)。圖 1.3 所示制過(guò)程中形成板織構(gòu)后的晶粒取向示意圖。不同的軋制變形工藝，會(huì)引起錯(cuò)滑移及孿生方式，形成不同的織構(gòu)。因此，最終形成的鎂合金工件性能很大的差異�；孳堉破矫�

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2743123