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本文采用铸锭冶金、轧制工艺制备了Mg-4.9Zn-0.7Zr和Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y两种合金板材。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射技术(XRD)、布氏硬度计、万能电子拉伸机等手段研究了Y元素对Mg-4.9Zn-0.7Zr合金板材不同状态下显微组织与力学性能的影响,确定了两种合 、金铸锭中Zr元素分布规律,研究了时效热处理制度、退火温度对两种合金板材再结晶组织及力学性能的影响,合金板材显微组织在不同退火温度下随保温时间变化的演变规律,并计算了两种合金晶界迁移热激活能,运用动态拉伸原位观察技术跟踪观察了合金拉伸过程中裂纹扩展、组织演变情况,探讨了合金板材不同状态下的断裂行为。通过研究,得到如下结论:
1、添加0.9%Y元素显著细化了合金铸态组织,并且有Mg<,3>Zn<,6>Y相生成,该相热稳定性较好,经400℃/18h均匀化退火后,不溶于基体。Y元素的添加提高了合金板材的强度,且板材保持了一定的伸长率。其强化机制以细晶强化与第二相强化为主。
2、在本文所研究的合金体系中少量Y元素固溶于基体中,大部分Y元素存在于Mg<,3>Zn<,6>Y相中。
3、随着时效温度的升高,合金的时效硬度峰值前移。Mg-4.9Zn-0.7Zr合金板材强度有所提高,Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y合金板材强度提高不大。
4、随着退火温度的升高,Mg-4.9Zn-0.7Zr合金板材再结晶组织长大现象明显,力学性能随之恶化,Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y合金板材的显微组织仍为较细小的再结晶组织,力学性能下降不大,这主要归功于Mg<,3>Zn<,6>Y颗粒对晶界的钉扎作用
5、随着退火时间的延长两种合金再结晶晶粒均有不同程度长大,Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y合金的显微组织仍为细小的再结晶组织,由于Mg<,3>Zn<,6>Y颗粒的钉扎作用,Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y合金晶界迁移热激活能(56.34KJ/mol)高于Mg-4.9Zn-0.72r合金(42.66KJ/mol)。得出了两种合金板材再结晶晶粒长大尺寸 模型:Mg-4.9Zn-0.7Zr合金为: D<2>=121.156+206901.89te TMg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y为: D<2>=55.25+790167.32te
6、在轧制状态下,合金板材均为脆性断裂,裂纹通过撕裂相互贯通,部分断口区域存在解理、准解理断裂痕迹,Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y试样其基体裂纹多萌生于第二相附近,拉伸过程中裂纹也多沿第二相进行扩展。
在退火状态下,合金均呈韧性断裂。从动态拉伸所观察到的结果来看,合金均有沿晶断裂的痕迹,由于Mg-4.9Zn-0.7Zr-0.9Y合金板材的显微组织为细小的再结晶组织,在拉伸过程中晶粒自身能进行扭转、滑动来协调变形,使得其保持良好的伸长率。