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基于稀土微合金化的往复挤压高强Mg-Zn-Zr合金组织性能研究

段军鹏  
【摘要】:变形镁合金轻质高强,电磁屏蔽和抗震等特殊性能优异,是富有前景的轻量化结构材料,但由于其典型的密排六方晶体结构,经塑性加工后极易引入强烈的{0002}基面织构,致使镁合金沿挤压方向表现为严重的抗压能力不足,使得单纯依据镁合金拉伸性能来设计构件带来安全隐患,尤其是在交变载荷、多向载荷等复杂载荷作用时尤为严重,制约了变形镁合金在结构负载、结构减重领域的应用。为此,本文基于前期研究基础,以商用ZK60(Mg-Zn-Zr)镁合金为实验对象,通过Y、Gd等稀土元素的微合金化实现组织细化、提高镁合金强度,同时系统对比研究了常规挤压和往复挤压工艺对Mg-Zn-Zr-x RE合金塑性变形前后微观组织与力学性能的影响规律,分析表明稀土元素对挤压态ZK60镁合金具有明显的晶粒细化作用,且在1.81wt.%Y时达到最小值5.2μm,同时还利于挤压基面织构的弱化作用,加入后生成的I相为显著增强相,而W相则不利于性能提升,进而综合分析确立织构作用下的细晶强化、析出强化等强化机制复合的镁合金强韧化设计模式,实现适于复杂工况服役的高抗拉/压变形镁合金材料的制备,其中1.5wt.%Y时可获得最为优异的综合性能,其拉伸屈服强度219MPa,压缩屈服强度245MPa,TYS/CYS约为0.9,同时具有良好的室温塑性。这为高强镁合金材料的设计与加工提供重要的数据参考与技术指导。


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