论文部分内容阅读
结构件的轻量化要求为镁合金发展提供了机遇,同时也提出更高的要求。稀土镁合金具有普通镁合金的固有优点,同时具有优异的抗蠕变性和热稳定性及耐蚀耐高温等特点,因此是国内外研究的热点。稀土元素容易在晶界处偏聚形成非平衡凝固共晶组织产生偏析,对合金后续的变形产生不利影响。均匀化热处理能够消除金属材料中的微观偏析现象,使材料中合金元素分布均匀,改善合金的塑性变形能力。由于镁合金是密排六方结构,滑移系少,变形困难,但经过塑性加工之后,镁合金在组织性能上,将得到极大的改善。因此,探索稀土镁合金的均匀化工艺和热变形行为,为制得高性能的镁合金提供理论依据和技术支持,具有非常重要的工程价值和学术意义。本文以铸态Mg-Zn-Zr-RE(Y+Nd)稀土镁合金为研究对象,对其均匀化处理工艺和热变形行为进行研究。采用金相、差热分析、扫描电镜及能谱等手段,较为全面系统地研究了该镁合金铸锭在不同均匀化热处理工艺条件下的显微组织和物相变化规律,并得到了在各种工艺条件下材料的维氏硬度值随时间和温度的关系曲线,对均匀化的两个重要参数温度和时间进行了详细的探讨,并采用求维氏硬度的方差大小的方法来判断热处理后合金的均匀化程度。确定了该镁合金较优的均匀化工艺参数为500℃×16h。对Mg-Zn-Zr-RE(Y+Nd)稀土镁合金采用较优的均匀化工艺处理后,在温度为523K-723K、应变速率为0.001s-1-1s-1的变形条件下,采用Gleele-1500热模拟机对其热压缩变形特性进行研究。研究发现:该镁合金热压缩变形时的流变应力同应变之间的关系曲线呈现典型的动态再结晶特征,即变形初期迅速硬化并达到一个峰值,其后逐渐软化,在达到较大的应变后呈现稳态流变。流变应力随变形温度的减小和变形速率的增加而增大。计算出Mg-Zn-Zr-RE(Y+Nd)稀土镁合金热压缩变形时的材料常数为:Q=181.9026k J/mol;A=1.8193×1013s-1;α=0.0143MPa-1;n=4.5322,并建立了合金的流变应力本构方程。基于动态材料模型建立了该合金的加工图,结合加工图和变形组织分析获得均匀化状态Mg-Zn-Zr-RE(Y+Nd)合金最优热加工参数:温度660K-700K,应变速率0.008s-1-0.1s-1。在这样的热压缩条件下,功率耗散系数达到60%-70%。在此区域加工发生动态再结晶,主要的形核机制为:原始晶界弓出形核和第二相粒子促进形核。