az31鎂合金組織性能的影響分析畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-06-23 18:54本頁面
【正文】 軋制態(tài)及退火態(tài)的斷口形貌。由42(a)可知,1合金在退火前斷口的撕裂棱和韌窩較少,斷裂面幾乎為平面,其斷裂方式為準解理型斷裂。軋制態(tài)1合金退火后,其斷口形貌得到明顯改善,撕裂棱和韌窩明顯增多,為韌性斷裂,如圖42(c)。%的Ce后,合金的斷裂方式得到明顯改善。如圖42(b)為4合金軋制態(tài)斷口形貌,對比1合金軋制態(tài)斷口形貌,其撕裂棱和韌窩數(shù)量明顯增加。退火后,其撕裂棱和韌窩數(shù)量最多,韌性最好。所以Ce的加入可以明顯改善AZ31的斷口形貌,提高合金韌性。(a)1軋制態(tài) (b)4軋制態(tài) （c）1退火態(tài) (d) 4 退火態(tài)圖42 1和4合金軋制態(tài)及退火態(tài)斷口形貌第5章 AZ31合金強化機制分析 細晶強化機制對于多晶體材料的屈服必須考慮晶界對位錯的阻塞效應。根據(jù)HallPetch關系，對于鎂而言，HallPetch系數(shù)Ky=280 MPam1/2，為鋁的相應系數(shù)Ky=68MPam1/。這說明晶粒細化對鎂的強化作用遠遠大于鋁。當微量稀土元素加入AZ31合金后，對晶粒有明顯細化作用，從而明顯提高了宏觀力學性能。在變形過程中，細晶粒的鎂合金晶粒之間容易協(xié)調(diào)變形，使塑性提高。因此細晶粒金屬對提高鎂合金強度和塑性有重要意義。 加工硬化機制變形鎂合金與鑄造鎂合金比較，就是可以通過壓力加工使材料發(fā)生變形，同時大大提高合金的力學性能。變形時產(chǎn)生的加工硬化可以使鎂合金具有良好的力學性能。變形使鎂合金內(nèi)部位錯密度增加，提高合金的流變應力。在形變后，一般位錯分布是不均勻的，鎂合金軋制變形后位錯雜亂地糾結(jié)在一起，基體經(jīng)變形后因大量的位錯纏結(jié)而形成位錯網(wǎng)狀結(jié)構，變形量大時還出現(xiàn)胞狀結(jié)構，胞壁附近位錯密度高而單胞內(nèi)部位錯密度較低（圖51b），胞壁處的位錯密度約為平均位錯密度的5倍，這些密度高的位錯使鎂的強度提高很大。同時在形變基體中還 圖51 軋制變形AZ31合金顯微組織TEM照片出現(xiàn)孿生的變形形貌（圖51c），孿晶周圍大量位錯與其纏結(jié)而形成的變形組織。 第二相強化機制由于MgAlZn系中主要的第二相β(Mg17Al12)直接從基體固溶體中析出平衡相，與基體不共格，沉淀強化效果并不明顯。因此，雖然熱變形后冷卻過程很快，相當于淬火冷卻過程，脫溶沉淀后的β(Mg17Al12)相并不能引起對鎂合金的明顯強化。主要是Mg17Al12相經(jīng)變形破碎后在基體中彌散分布使合金強度提高。因為室溫下β(Mg17Al12)硬度較高，是鎂基體的3倍~4倍，由于第二相粒子的存在，在粒子周圍的基體必然產(chǎn)生不均勻變形，為協(xié)調(diào)不均勻變形，第二相粒子附近基體中形成大量位錯，兩相合金在形變中位錯密度應來自于位錯間交互作用產(chǎn)生的位錯密度和協(xié)調(diào)基體與第二相不均勻形變要求所產(chǎn)生的位錯密度。圖52 MgAlZn(RE)合金晶界上相及其周圍基體中的位錯圖52是MgAlZn(RE)合金晶界上相及其周圍基體中的位錯。由圖52可見，在AZ31合金中有塊狀的β(Mg17Al12)相或β(Mg17(Al,Zn)12)相，該相經(jīng)變形破碎后存在于晶界附近，由于該相對變形有阻礙，在其周圍的基體中會產(chǎn)生大量的位錯（圖52a），而提高基體的變形抗力。在加入稀土的合金中，除了β(Mg17Al12)相的作用外，還有Al4Ce，Mg12Ce，Mg12Nd等含稀土的第二相，這些相具有比β(Mg17Al12)相更高的硬度，而且有更好的熱穩(wěn)定性，從鑄態(tài)組織就可以看出，在添加稀土的合金中，第二相的數(shù)量明顯增多，而且這些強化相主要分布在晶界上和α(Mg)枝晶網(wǎng)胞間，有很好的晶界強化作用。變形時，這些硬的第二相可以被進一步破碎而分布在基體上，使后續(xù)的變形過程產(chǎn)生更多更密的位錯，進一步提高了合金的強度。如在圖52b中可見AZ31Ce合金中有細長條狀的Al4Ce相，在該相周圍有大量位錯與位錯纏結(jié)，因此更有利于合金強度的提高。結(jié)論(1)稀土元素可以細化合金組織并形成Al4Ce等含稀土化合物，起到細晶強化和第二相強化作用。(2)在以上強化機制共同作用下，MgAlZn(RE)強碎而分布在基體上，使后續(xù)的變形過程產(chǎn)生更多更密的位錯，進一步提高了合金的強度。(3)擠壓變形可顯著的提高AZ31鎂合金的強度、硬度和延伸率。隨擠壓比增大,強度、硬度值增大。延伸率在擠壓比大于16時呈單調(diào)減的趨勢。擠壓比在16附近,延伸率存在極大值。(4)AZ31合金中添加Ce能夠改善合金軋制變形后退火態(tài)組織,細化晶粒,凈化晶界,從而改善其綜合力學性能。(5)通過軋制變形,可顯著細化AZ31鎂合金板材的晶粒尺寸,提高硬度。參考文獻:[1]張猛,[M].重慶:重慶大學出版社,1983.[2]謝春曉,陳丙璇,[J].金屬世界,2006 (2):2226.[3]劉英,李元元,[J].特種鑄造及有色合金,2006,26(5):270272.[4]潘國如,張佩武,[J].特種鑄造及有色合金,2006,26(7):457459.[5]陳振華,夏偉軍,[J].化工進展,2004,23 (2):130131.[6]余琨,黎文獻,[J].中國有色金屬學報,2005,15 (7):10811086.[7]萬玉剛,康永林,[J].輕合金加工技術,2006,34 (34):4547.[8]謝水生,[J].世界有色金屬,2005.[9]Yu Kun(余琨),Li Wenxian(黎文獻).Spec Castingamp。Nonferrous Alloys(特種鑄造及有色合金)[J],2001,1:41[10][J].中國有色金屬學報,2001(11):24
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