固溶态WE43稀土镁合金室温单轴压缩变形机理研究

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WE43(Mg-4.24Y-2.40Nd-1.03Gd-0.56Zr)稀土镁合金具有良好的耐热性、抗蠕变性、生物相容性、阻燃性等优势,在国防安全、航空航天等领域具有巨大的发展潜力。单轴压缩实验是获取金属材料力学性能数据的有效途径,通过对材料单轴压缩变形过程的流变行为,便可确定金属材料在不同变形温度、不同变形速率和不同变形程度下对材料内部变形机制的影响。热处理状态会影响WE43室温变形镁合金单轴压缩塑性变形。目前关于时效态(T5)和时效+固溶态(T6)WE43合金在高温下单轴压缩方面的研究较多,而关于经固溶处理(T4)的WE43稀土镁合金室温单轴压缩方面的研究较少。因此,本文以固溶处理后的WE43(WE43-T4)稀土镁合金为实验材料,利用室温单轴压缩实验,通过光学显微观察(OM)、X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)技术的结合,系统阐述了室温单轴压缩变形过程中的宏观力学行为,以及与位错滑移、变形孪晶等变形机制相关的微结构演化特征;在此基础上,还对变形机制的施密特因子(SF)进行了系统的计算,揭示不同加载方向及晶粒尺寸对固溶态WE43稀土镁合金室温单轴压缩变形机理的影响。本文相关结论如下:1.所有试样(0°试样、45°试样和90°试样)在室温下单轴压缩过程中都表现出较小的塑性各向异性、单调下降的应变硬化曲线。但由于各样品初始取向存在差异,导致变形过程中激活的基面<a>滑移、柱面<a>滑移、{1012}拉伸孪晶(ET)和{1121}ET等变形机制有所不同,从而在宏观上表现出样品间屈服强度和应变硬化率的细微差异。随着加载方向与ED方向夹角的增加,{1012}ET和{1121}ET的SF值具有下降趋势,造成{1012}ET和{1121}ET的孪晶界和孪晶体积分数的下降。这两种拉伸孪晶是导致变形前期织构形成的原因,而变形后期倾斜基面织构的形成主要与锥面<c+a>滑移和{1011}-{1012}双孪晶的激活有关。2.晶粒尺寸的增加有利于{10(?)2}ET的形核及长大,并会降低只含有此种孪晶的单个晶粒内的激活变体数量。这些大量激活的孪晶能够使试样的晶粒c轴向压缩方向(CD)迅速收拢并形成基面织构组分,从而降低了其塑性变形能力。而晶粒尺寸的减小则会导致试样内部的晶界数量增加,从而抑制了位错运动,提高了试样的屈服强度。晶粒尺寸的增大有利于{1121}ET的形核数量和长大,但其变体数量则不受影响。在压缩变形后期,试样内激活了大量锥面<c+a>滑移和{10(?)1}-{10(?)2}双孪晶,导致试样形成了c轴偏离CD约30°的非基面织构。
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