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AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究

胥广亮  
【摘要】: 本文对电磁连续铸造态AZ31镁合金和原位自蔓延合成法制备的TiCp/AZ31镁基复合材料进行了等径角挤压变形((Equal Channel Angular Extrusion简称ECAE)。主要研究了ECAE变形过程中材料的微观组织演变和变形后材料的力学性能,分析了晶粒细化机制、室温变形行为、断裂机制以及增强颗粒对材料微观组织演变和力学性能的影响。利用光学显微镜和透射电子显微镜(TEM)观察材料在ECAE变形前后的显微组织,并测试变形前后材料的室温拉伸性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了拉伸断口形貌,采用X射线衍射仪对晶粒基面取向的变化进行了定性分析。 研究结果表明,AZ31镁合金经过等径角挤压4道次后,晶粒得到明显细化,组织为细小的等轴状再结晶晶粒,细化机制可以归结为连续动态回复和再结晶。在相同变形温度下,随着挤压道次的增加,材料的屈服强度降低,延伸率提高;在相同变形程度下,随着变形温度的降低,材料的屈服强度提高,延伸率降低。电磁连铸AZ31镁合金采用两步ECAE变形工艺,细化后平均晶粒尺寸仅为1.7μm,合金中含有较多的位错及亚结构;与预挤压态合金相比,其屈服强度和延伸率均得到提高。变形初期在粗晶内部产生高密度位错,位错交互作用形成亚晶界,随着变形程度的增加,亚晶界进一步演化为小角度晶界和大角度晶界,晶粒显著细化。 TiCp/AZ31镁基复合材料在ECAE变形时由于增强颗粒的加入,导致组织不均匀,在增强颗粒附近晶粒细化明显,随着变形程度的增加,组织不均匀现象得到改善,再结晶晶粒均匀细小且基本等轴,增强颗粒在基体内的分布逐渐趋于均匀。与预挤压态相比,复合材料经过ECAE变形1道次后屈服强度提高,延伸率降低,随着挤压道次的增加,屈服强度逐渐降低,延伸率提高。 TiCp/AZ31镁基复合材料摩擦磨损行为的研究结果表明,预挤压态复合材料内部组织不均匀,摩擦磨损曲线波动幅度大,经过ECAE变形1道次后,平均磨损系数略有降低,随着ECAE道次的增加,摩擦磨损曲线逐渐趋于平稳,平均磨损系数降低为0.23。


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