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《哈尔滨工业大学》 2011年
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半连铸Mg-Zn-Ca合金及其热挤压变形行为研究

杜玉洲  
【摘要】:本文采用半连续铸造方法制备了Mg-4.50wt.%Zn-1.1.3wt.%Ca合金并运用Pandat 8对合金的凝固过程进行了模拟计算。采用不同的挤压工艺对铸态合金进行挤压,研究了不同初始状态、挤压温度、挤压比以及挤压后热处理工艺对合金组织和性能的影响,采用XRD分析了挤压态合金的织构变化。通过不同取向拉伸试验,研究了挤压态合金的各向异性,并系统分析了其变形机理。 铸态合金凝固模拟发现合金铸态时的主要第二相为Ca2Mg6Zn3相,并且其主要在388oC以L Ca2Mg6Zn3+α-Mg共晶形式析出。铸态合金研究分析表明实验结果与计算吻合较好,说明Pandat 8是镁合金研究中的一个强有力的工具。铸态合金由于晶粒尺寸较大(80μm)以及第二相沿晶界分布致使合金的力学性能很差,抗拉强度和延伸率分别为110MPa和1.6%。 不同初始状态合金采用相同挤压工艺进行热挤压,发现均匀化处理使合金的成型性能降低,但是促进了合金的再结晶,因此合金均匀化后挤压其延伸率较高,强度较低。铸态合金300oC和350oC挤压发现,再结晶比率随着挤压温度的升高而增大,并因此使挤压后合金的基面织构减弱,从而使350oC挤压时强度较低而塑性较高。合金进行挤压比为8和16挤压时,发现挤压态合金的基面织构强度差别不是很大,但是挤压比为16合金强度比挤压比为8合金强度大的多,说明基面织构不是最为主要的强化机制,产生这种现象的原因可能是晶粒细化和第二相强化。挤压态合金300oC退火处理发现随着退火时间的延长,合金发生了再结晶,并且由于二次再结晶而出现十分粗大的晶粒,退火过程中再结晶使合金中晶体缺陷以及基面织构都得到了弱化,从而使退火态合金的强度和硬度降低。 通过不同取向拉伸试验研究了挤压态合金的各向异性,挤压态合金不同取向拉伸应力应变曲线表现出很大差异,这种差异性产生的主要原因是不同方向拉伸试验时,合金不同变形机制引起的,当拉伸方向与挤压方向为0o和22.5o时,合金屈服是由于柱面滑移引起的,当为45o时,合金屈服是由基面滑移引起的,当为67.5o和90o时,孪晶变形起到了主要的作用。由于在θ角较大时,合金中出现了孪晶,使得基体中位错与孪晶发生交互作用,容易产生较大的内应力,使合金表现出了不同的加工硬化率及延伸率。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG379

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