初始取向对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热压缩动态再结晶行为的影响

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稀土镁合金作为一种新型轻质材料,不仅具有传统镁合金的各种特点,还具有耐热性能好,高温强度高等特点,在航天航空、汽车及3C电子产品等领域应用广泛。动态再结晶(DRX)作为镁合金中最主要的晶粒细化机制,能够起到强化合金的效果,进而对镁合金力学性能和塑性成形能力有重要的影响。因此,对稀土镁合金DRX行为的研究成为当前的热点话题。目前,对稀土镁合金DRX行为影响因素的研究主要集中在对变形程度、变形温度、应变速率等方面的研究,而对初始取向的研究还很罕见。本文选用Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(wt.%)合金铸锭作为研究材料,均匀化处理+平面应变压缩变形制备出具有强基面织构的镁合金板块,从中截取出压缩轴与镁合金板块的法向(ND)呈0°、45°和90°的三种长方体试样作为初始试样,在不同的变形程度(压下量为10%、20%、30%、40%和50%)、变形温度(380℃、450℃和520℃)和应变速率(0.001s-1、0.1s-1)下进行平面应变压缩变形实验,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术,对压缩变形前后试样的微观组织和织构情况进行表征,从而得出在不同的变形条件下,初始取向对稀土镁合金热压缩DRX行为的影响规律,以及不同初始取向的试样在热压缩变形过程中开启的不同的滑移机制,并讨论初始取向是如何通过影响开启的滑移机制类型从而影响到其DRX行为。主要的研究结果有:1、热压缩变形后,不同初始取向的试样中DRX晶粒所占的面积分数的差异性在于:0°试样中DRX晶粒所占的面积分数最大,90°试样中次之,45°试样中最小;但是随着变形程度(压下量)的增加、变形温度的升高、应变速率的下降,上述得到的这种差异性逐渐减小。2、初始取向是通过影响稀土镁合金热压缩变形过程中开启的滑移机制类型,从而影响到其DRX行为。(1)0°试样热压缩变形后织构变化不明显,大部分晶粒的c轴与压缩方向平行,表明在热压缩变形过程中<c+a>锥面滑移容易开启。由于<c+a>锥面滑移的临界分切应力(CRSS)很大,导致位错密度较高,促进DRX的发生,因此0°试样中DRX晶粒所占的面积分数最大。(2)45°试样热压缩变形后织构发生明显变化,部分晶粒的c轴与压缩方向平行,部分晶粒的c轴与压缩方向接近垂直,表明在热压缩变形过程中基面滑移和柱面滑移容易开启。由于基面滑移和柱面滑移的开启,导致位错密度显著下降,抑制DRX的发生,因此45°试样中DRX晶粒所占的面积分数最小。(3)90°试样热压缩变形后织构变化不明显,大部分晶粒的c轴与压缩方向垂直,表明在热压缩变形过程中柱面滑移最容易开启。柱面滑移的开启,导致位错密度下降,延缓DRX的发生,因此90°试样中DRX晶粒所占的面积分数介于0°试样和45°试样之间。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
1. 绪论第10-22页
    1.1 稀土镁合金概述第10-14页
        1.1.1 稀土元素在镁合金中的作用第10-11页
        1.1.2 稀土镁合金的发展过程第11-12页
        1.1.3 稀土镁合金的分类第12-13页
        1.1.4 稀土镁合金的发展趋势第13-14页
    1.2 镁合金的塑性变形机理第14-18页
        1.2.1 镁合金的滑移第14-15页
        1.2.2 镁合金的孪生第15-16页
        1.2.3 镁合金的动态再结晶第16页
        1.2.4 影响镁合金塑性变形的因素第16-18页
    1.3 镁合金的织构第18-20页
        1.3.1 镁合金织构的类型第19页
        1.3.2 镁合金织构对力学性能的影响第19-20页
    1.4 论文研究工作第20-22页
2. 实验材料及方法第22-33页
    2.1 实验材料及初始试样的制备第22-26页
        2.1.1 实验材料第22页
        2.1.2 均匀化处理第22-24页
        2.1.3 具有强基面织构的镁合金板块的制备第24-26页
        2.1.4 初始试样的取样方式第26页
    2.2 平面应变压缩实验第26-29页
        2.2.1 压缩模具的设计第26-27页
        2.2.2 平面应变压缩实验第27-29页
    2.3 电子背散射衍射技术(EBSD)第29-32页
        2.3.1 基本工作原理第29页
        2.3.2 EBSD实验样品的制备第29-31页
        2.3.3 EBSD技术表征与分析第31-32页
    2.4 本章小结第32-33页
3. Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热压缩动态再结晶行为的研究第33-67页
    3.1 0°、45°和 90°初始试样的分析第33-35页
    3.2 初始取向对动态再结晶行为的影响第35-39页
    3.3 变形程度对动态再结晶行为的影响第39-53页
        3.3.1 理论基础第39-41页
        3.3.2 变形程度对 0°、45°和 90°试样中动态再结晶行为的影响第41-51页
        3.3.3 变形程度和初始取向对动态再结晶行为的影响第51-53页
    3.4 变形温度对动态再结晶行为的影响第53-60页
        3.4.1 变形温度对 0°、45°和 90°试样中动态再结晶行为的影响第53-58页
        3.4.2 变形温度和初始取向对动态再结晶行为的影响第58-60页
    3.5 应变速率对动态再结晶行为的影响第60-65页
        3.5.1 应变速率对 0°、45°和 90°试样中动态再结晶行为的影响第60-64页
        3.5.2 应变速率和初始取向对动态再结晶行为的影响第64-65页
    3.6 本章小结第65-67页
结论第67-69页
参考文献第69-77页
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果第77-78页
致谢第78-79页
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