超細(xì)晶Mg-3Al-Zn合金制備及塑性變形行為.pdf

1、本文以Mg-3Al-Zn混合粉末為研究對(duì)象，利用高能球磨粉末冶金工藝制備了塊體超細(xì)晶鎂合金，旨在通過細(xì)化晶粒來提高鎂合金的強(qiáng)度。重點(diǎn)研究了高能球磨粉末冶金工藝制備超細(xì)晶鎂合金的組織演變規(guī)律和室溫變形，揭示了超細(xì)晶鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制。以期提出制備超細(xì)晶、甚至納米晶鎂合金的工藝方法以及改善鎂合金力學(xué)性能的有效途徑。獲得如下結(jié)果：
　　本文首先研究了Mg、Al和Zn單質(zhì)混合粉末在氬氣保護(hù)球磨過程中的粉末形貌及組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，結(jié)果表明，

2、在適當(dāng)球磨工藝條件下，可以獲得粒徑小于10μm，平均晶粒尺寸小于50nm的鎂合金粉末。研究了粉末在氫氣氛下球磨過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明，粉末在氫氣氛下可以發(fā)生氫化反應(yīng)，氫化后可獲得平均晶粒尺寸約為15nm的MgH2組織。
　　采用真空熱壓燒結(jié)與溫?cái)D壓相結(jié)合的致密化工藝來致密材料，研究了燒結(jié)溫度、擠壓溫度和擠壓比對(duì)合金粉末致密度的影響。結(jié)果表明，選擇合適工藝參數(shù)可獲得致密度超過99％的近全致密材料。
　　研究了氬氣保護(hù)高

3、能球磨制備塊體超細(xì)晶鎂合金的組織結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)探討了球磨、燒結(jié)和擠壓工藝參數(shù)對(duì)合金組織的影響。研究發(fā)現(xiàn)溫?cái)D壓鎂合金粉末預(yù)制坯可以得到組織均勻致密的最小平均晶粒尺寸僅為180nm超細(xì)晶鎂合金，明顯小于其他強(qiáng)應(yīng)變塑性變形方法制備的晶粒尺寸。
　　通過室溫拉伸、壓縮和硬度實(shí)驗(yàn)研究了晶粒尺寸對(duì)超細(xì)晶鎂合金室溫力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，在拉伸過程中，所有的超細(xì)晶鎂合金都顯示了較高的強(qiáng)度，并且隨著晶粒尺寸的減小，合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都逐漸

4、升高。平均晶粒尺寸為180nm的材料屈服強(qiáng)度為379MPa，抗拉強(qiáng)度為417MPa，延伸率為5.1%。晶粒尺寸對(duì)壓縮性能的影響與對(duì)拉伸性能的影響一致，平均晶粒尺寸為180nm的材料屈服強(qiáng)度為410MPa，抗壓強(qiáng)度為414MPa。晶粒尺寸對(duì)材料硬度的影響與對(duì)其拉伸壓縮性能的影響一致。
　　通過對(duì)超細(xì)晶鎂合金的熱處理和熱處理后材料的室溫壓縮性能的研究，探討了合金的組織結(jié)構(gòu)和性能的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)粉末冶金法制備的超細(xì)晶合金具有良好的晶粒尺

5、寸穩(wěn)定性。在200℃保溫60min時(shí)，超細(xì)晶開始晶粒長大，300℃保溫相同時(shí)間時(shí)，長大明顯由原來的500nm左右長大到2μm左右。在100℃，真空退火1h后，發(fā)現(xiàn)材料的屈服強(qiáng)度從退火前的370MPa增加到394MPa，而抗壓強(qiáng)度從414MPa增加到433MPa，即出現(xiàn)所謂的退火強(qiáng)化現(xiàn)象。對(duì)比了材料拉伸屈服強(qiáng)度與壓縮屈服強(qiáng)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超細(xì)晶鎂合金的拉壓不對(duì)稱性基本被消除?；谑覝厮苄宰冃芜^程中組織與性能的研究，分析了超細(xì)晶鎂合金的室溫變形

6、行為。結(jié)果顯示超細(xì)晶鎂合金，變形以滑移為主，孿生變形受到抑制。鎂合金強(qiáng)化機(jī)制的研究表明，超細(xì)晶鎂合金強(qiáng)度的提高是細(xì)晶強(qiáng)化、氧化物顆粒強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化及固溶強(qiáng)化的共同影響。
　　研究了采用氫處理粉末冶金工藝制備塊體超細(xì)晶甚至納米晶鎂合金的的可行性，并對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，氫化態(tài)合金粉末可以在360℃真空熱處理60min后完全脫氫，采用真空熱壓與溫?cái)D壓相結(jié)合的致密工藝，可獲得最小平均晶粒尺寸為80nm的合金，材