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纳米SiCp/AZ91镁基复合材料的热变行为及加工图

王婷  
【摘要】:本文采用半固态搅拌铸造复合超声波技术制备了铸态纳米SiCp/AZ91镁基复合材料(CN),并对CN进行降温多向锻造制备出细晶纳米SiCp/AZ91镁基复合材料(FN)。根据AZ91合金、CN及FN的热压缩曲线,研究了AZ91合金、CN及FN的变形机制,揭示了纳米颗粒对基体AZ91合金变形行为的影响。运用加工图原理绘制了AZ91合金、CN与FN的加工图,根据材料的变形组织与试样压缩后的宏观形貌,确定最佳变形区域,揭示纳米SiCp、晶粒细化及析出相对加工图的影响。随变形温度和应变速率的升高,AZ91合金和CN的动态再结晶的程度增加。在523-573K压缩时,AZ91合金和CN的变形组织主要为压缩孪晶和“流线型”组织。温度升高到623-673K时,CN的DRX体积分数高于AZ91合金,且晶粒尺寸小于AZ91合金。除在低温高应变速率下,CN的流变应力值均低于AZ91合金。CN与AZ91合金的临界应变随应变速率的增加和压缩温度的降低而增大,并且CN的临界应变低于AZ91合金。AZ91合金与CN在不同变形条件下具有不同的变形机制,并且CN的变形激活能(158kJ/mol)低于AZ91合金(229 kJ/mol)。FN经压缩变形后,原始组织中的变形带消失,且析出相呈流线型分布的趋势减弱,其晶粒尺寸随压缩温度的升高和应变速率的降低而变大,并显著小于CN。相比于CN,FN到达峰值应力后很快达到平衡,无明显的动态软化阶段。FN的临界应变高于CN。FN的变形激活能低于CN,在不同变形条件下FN具有不同的变形机制。AZ91合金的失稳区域主要分布在高应变速率区域,其可加工区域为0.001-0.01s~(-1)、623-673K。加入纳米SiCp后,CN在高温下的失稳区域减小,而低温区域(573K)的失稳面积较大,其可加工区域为0.001-0.01s~(-1)、623-673K。FN的失稳区主要分布在高应变速率条件下,与CN相比,其可加工区域面积显著大于CN,其最优加工区域对应变的变形条件为0.001-0.01s~(-1)、573K,所对应的温度(573K)低于CN的可加工温度(623K-673K)。


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