Mg-Sn基合金的压缩变形行为及其变形机制的研究

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本文通过常规金属模铸造法制备出Mg-8Sn-1Zn-xTi(x=0,0.09,0.16 wt%)和Mg-8Sn-1Al-1Zn(TAZ811)合金,研究了微量Ti元素的添加对Mg-8Sn-1Zn合金显微组织和力学性能的影响。对均质处理态的TAZ811合金进行了热压缩实验,探索了其高温流变变形规律,同时基于动态材料模型绘制了合金在真应变为0.5时的热加工图,得出了合金的最佳热加工工艺参数;并结合合金在不同变形条件下显微组织的演变规律,确定了其动态再结晶机制。此外,采用透射电镜(TEM)和背散射电子衍射(EBSD)研究了均质处理态TAZ811合金在不同应变下的显微组织、织构以及析出的第二相的演变规律。研究结果表明:适量Ti元素的加入可以有效的细化合金的二次枝晶间距。Mg-8Sn-1Zn-x Ti(x=0,0.09,0.16 wt%)合金的拉伸强度随着Ti含量的添加先增加而后减小,当合金中Ti元素的质量分数为0.09%,合金表现出最优良的拉伸性能。拉伸性能的提高主要是由于合金中二次枝晶间距和Mg2Sn第二相尺寸的减小以及Sn元素偏聚区的体积分数的增加。均质处理态TAZ811合金的高温热压缩变形研究结果表明:当真应变固定时,均质处理态TAZ811合金的峰值流变应力和稳态流变应力均随着加工温度(T)的升高或应变速率(e&)的降低而减小。利用双曲正弦函数模型得到了均质处理态TAZ811合金的变形平均激活能(Q)和应力因子敏感系数(n)的值分别为187.2 kJ/mol和10.74,其主要的变形机制为位错攀移机制。均质处理态TAZ811合金的最佳热加工区间为T=623-673 K,e&=0.33-3.3 s-1。其中,当加工温度T=673K,加工速率e&=0.001s-1时,在加工图中对应的功率耗散效率(η)值达到最大,其值为20%。非稳定区域主要出现在温度为T=523-598 K和e&=0.33-0.66 s-1的区域内。此外,研究了当应变量?=0.5,应变速率e&=0.33s-1时,合金在不同温度下变形的动态再结晶机制。结果表明,在较低的温度下(523K和573K),动态再结晶机制主要为孪晶诱发动态再结晶(TDRX)和TDRX+连续动态再结晶(CDRX),而在高温下动态再结晶机制主要为CDRX。均质处理态的TAZ811合金在压缩过程中显微组织的演变、织构的形成以及Mg2Sn第二相的动态析出都与变形量有着密切的联系。变形量越大,动态再结晶发生的越充分,且动态再结晶晶粒尺寸随着应变量的增大而减小。此外,Mg2Sn第二相的动态析出优先于动态再结晶的产生。当应变量为0.3时,析出的第二相主要位于新形成的动态再结晶晶界处;当应变量达到0.7时,在动态再结晶的晶界和晶内都分布着大量的析出第二相。均质处理态TAZ811合金在不同的应变下的织构都为(0001)基面织构,且当应变量为0.1,0.3,0.7时,其织构强度的最大值分别为28.83,25.24和11.85。
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