【摘 要】
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与传统镁合金相比,稀土镁合金以其高强度、高耐蚀性等优点受到青睐。研究表明,在稀土镁合金中引入LPSO相,有助于稀土镁合金塑性加工性能的提升。针对含有LPSO相的稀土镁合金,已有很多学者做出了研究,但是在镁合金制备加工过程中各个状态下LPSO相的结构演变仍存在争论,其塑性变形机制也尚不明确。本文选取Mg-7Gd-5Y-1Nd-xZn-0.5Zr(x=1,1.5,2)合金(1Zn、1.5Zn、2Zn合
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与传统镁合金相比,稀土镁合金以其高强度、高耐蚀性等优点受到青睐。研究表明,在稀土镁合金中引入LPSO相,有助于稀土镁合金塑性加工性能的提升。针对含有LPSO相的稀土镁合金,已有很多学者做出了研究,但是在镁合金制备加工过程中各个状态下LPSO相的结构演变仍存在争论,其塑性变形机制也尚不明确。本文选取Mg-7Gd-5Y-1Nd-xZn-0.5Zr(x=1,1.5,2)合金(1Zn、1.5Zn、2Zn合金),研究了不同热处理态及变形后的第二相结构,着重分析LPSO相的结构及对塑性变形影响机制。研究了三种成分铸态合金的组织分布特征及第二相结构。1Zn、1.5Zn和2Zn合金的铸态组织主要由α-Mg基体、晶界共晶相以及其他细小第二相组成。随着Zn含量的提高,合金中第二相的体积分数逐渐增加。晶界共晶相主要包括fcc结构的(Mg,Zn)3RE相和Mg5(RE,Zn)相,以及块状LPSO相。块状LPSO相主要为18R-LPSO,含有少量14H-LPSO,部分区域的原子层堆垛具有不完整周期性。在晶粒内部观察到未形成完整堆垛周期的LPSO构建块。研究了均匀化热处理后合金组织形貌及第二相的变化情况。随着均匀化时间的延长,晶界上(Mg,Zn)3RE相与Mg5(RE,Zn)相逐渐回溶消失。经过48 h均匀化后,晶界相仅剩下块状LPSO相,主要为14H-LPSO,部分区域的块状LPSO相具有不完整堆垛周期;晶内LPSO构建块几乎完全回溶消失。对均匀化48h合金进行炉冷+预析出热处理。炉冷过程中,晶粒内部析出片层状LPSO相;随着预析出时间的延长,片层状LPSO相的量逐渐增多。预析出的片层状LPSO相具有14H-LPSO的结构特征,具有不完整堆垛周期。选取预析出0/1/8 h的合金进行热压缩试验。结果表明,热压缩变形过程中,片层状LPSO相的变形与其取向有关。通过对动态再结晶行为的分析可知,低应变速率、高变形温度和大应变量有利于合金动态再结晶的形核及长大;晶界、块状LPSO相及片层状LPSO相均对动态再结晶的发生有促进作用,其促进作用依次减弱,形核位置的优先级依次为晶界、块状LPSO相、片层状LPSO相。片层状LPSO相为动态再结晶提供了形核质点,同时使动态再结晶晶粒只能沿片层伸展的方向生长,形成长条状的动态再结晶晶粒。在应变速率>0.1 s-1、变形温度<450℃时,动态再结晶仅在晶界处形核;当应变速率≤0.1 s-1或变形温度≥450℃时,动态再结晶在块状LPSO相处形核;当应变速率≤0.01 s-1、变形温度≥450℃时,动态再结晶在片层状LPSO相的位置形核。
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