多向锻造EW75合金组织及力学性能研究
Study on the Microstructures and Mechanical Properties of EW75Alloy during Multidirectional Forging
常规镁合金的室温及高温强度较低是限制其在主承力构件上的应用的主要原因。随着节能减排任务加重,相关行业对大型镁合金承力结构件存在迫切需求。Mg-Gd-Y系合金作为最具发展前景的一类镁合金,己成为国内外研究的热点。本课题以大型Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr(EW75)合金铸锭为实验材料,通过OM、SEM、TEM、EBSD、XRD、力学性能测试等手段研究了合金在单向压缩及多向锻造过程中微观组织及力学性能的变化,总结其中的演变规律,揭示其中的关键机理,为开发具有优异性能的大型镁合金锻坯提供必要的理论基础及实验数据。铸态组织主要由粗大的α-Mg基体、共晶、具有规则几何外形的方块状相以及富Zr粒子组成：大型EW75合金铸锭的最佳均匀化工艺参数为：480℃×6h+535℃×16h,均匀化后消除了微区成分偏析,断裂方式由沿晶断裂向穿晶断裂转变；均匀化前后合金的织构没有发生明显的变化,为任意取向。利用单向热压缩实验获得了合金的真应力-应变曲线,其表现出明显的动态再结晶特征；合金的显微组织主要受到变形温度、应变速率的影响。在变形温度为450℃,应变速率为0.05s-1时,变形量为20%,在晶界特别是晶粒的三叉结点处产生了孔洞,随着变形量的增大,孔洞先长大后变小,当变形量为80%时,孔洞愈合,根据显微组织演变,得到了孔洞愈合模型；结合显微组织,明确了合金动态再结晶的形核机制。在锻造过程中合金的显微组织受到始锻温度、变形道次及应变路径的影响。随着始锻温度的提高,合金的再结晶比例升高,而且高的始锻温度有利于防止变形析出；随着多向锻造变形道次的增加,晶粒得到了有效的细化,经6道次变形后,平均晶粒尺寸为5.1μm。合金的织构随着变形道次的增加逐渐弱化,动态再结晶、动态析出以及多向锻造旋转的力轴是影响织构的关键因素；合金的变形不均匀性主要受到摩擦力及温度的共同影响：合金的性能随着变形道次的增加逐渐升高,经6个道次变形后,合金O°方向的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为318MPa、232MPa、7%,90°方向的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为320MPa、253MPa、7.5%。在多向锻造过程中加入一个道次问保温,发生静态再结晶,优化了合金性能,6道次工艺优化后抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为345MPa、247MPa、12%。
- 作者：
- 夏祥生
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 李兴刚
- 中图分类号：
- TG146.21
- 关键词：
- Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金；多向锻造；微观组织；织构；力学性能
- Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloy；multidirectional forging；microstructure；texture；mechanical property