预变形对Mg-Zn-Y-Zr合金微观组织和时效硬化的影响

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镁合金的强韧化是镁合金研究的重中之重。时效强化可以通过析出沉淀相有效增加镁合金的硬度,但Mg-Zn系合金时效析出过程缓慢且沉淀相稀疏。对镁合金先进行预变形处理,镁合金内部会产生孪晶和位错,时效沉淀相会以孪晶和位错为形核位置析出,这样大大加快析出过程。而且预变形产生的孪晶有细化晶粒的作用。本文研究先镁合金预变形处理再进行等温时效,观察分析微观结构的变化,探索预变形带来的影响。本文采用Mg-8.14Zn-1.44Y-0.47Zr合金作为实验材料,对其进行不同程度的预压缩和预拉伸变形处理,然后对预变形合金进行等温时效处理。通过金相显微镜(OM),扫描显微镜(SEM)来观察预变形时效合金形貌;通过背散射电子衍射(EBSD)分析合金内部微观结构;然后结合X射线衍射和HRTEM对析出相进行物相确定;对不同处理的样品硬化曲线制作。研究主要内容有:对镁合金进行0~15%不同量压缩变形处理,发现合金硬度随变形量增加而显著增加。预压缩变形最高硬度出现在压缩量15%时,合金硬度可达到85.1 HV,较初始硬度64.6HV有大幅提升。对镁合金进行0~3%不同量拉伸变形,硬度同样大幅增加,最高值为拉伸量3%时的78HV。随预压缩量的增加,孪晶数量会随变形量增加而大量增加,孪晶类型也不同。预拉伸变形后,仅产生{1012}拉伸孪晶,孪晶数量与变形量成正比。分析发现压缩只会产生一种变体拉伸孪晶,拉伸会产生多种变体拉伸孪晶。镁合金进行预压缩变形后,合金(0001)面集中在RD方向,(1120)面在平行于TD-ND方向择优,(1010)同样也在平行于TD-ND方向择优,拉伸变形产生孪晶少不会有取向择优。预变形过程中,小角度晶界的比例会有显著上升。对预变形镁合金进行时效后硬度呈先上升后下降的趋势。经压缩变形的合金硬度最高值109HV出现在时效4h压缩量15%时,经拉伸变形的合金硬度最高值100HV出现在时效6h拉伸量3%时。实验表明时效过程中,小角度晶界数量会显著下降,孪晶界数量变化不大,所占晶界百分比会上升。预变形镁合金时效后会析出沉淀相,首先会依附孪晶界析出圆粒状相,随时效时间延长析出相密度增加,析出相长大。在孪晶内部和基体上会析出杆状相和盘状相,同样会不断长大,密度增加。圆粒状相为Mg3Zn6Y相,杆状相和盘状相都为Mg Zn2相。
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