等通道转角挤压Sb变质Mg10Al合金的组织及力学性能-材料学专业论文.docxVIP

太原理:.L大学硕士研究生学位论文 太原理:.L大学硕士研究生学位论文 3 3 稳定性，分布在品界处能够起到阻碍晶界滑移的作用，晶内分布的司以阻碍位错的运动 ， 从而提高合金的室温和高温力学性能。同时这些强 化相会以针状形式存在 ，对基体都很 大的割裂作用，降低了合金的塑性 l10l e 1.3 Sb 细化晶粒及提高耐热性原理 由于 Sb 的原子半径与 Mg 相差大丁 15%，根据体姆罗塞经验规律 ，当原子半径相 差 15%以上， 固溶体的固溶度很小。肉此 Sb 儿乎不能溶解在 Mg 中，称为表闹活性 元素 。所以 Sb 在镇合金凝固过程巾|吸附在晶面上，可以降低表面能 ，阻止品粒的长大 ( 11.12] . 根据iMg-Al-Sb 三元相图 ，Mg3Sb2 相的炜点高(l 228.C )，在凝固过程中首先析出 ， 由于 Mg3Sb2 的低指数晶面 (0001) 面与 Mg 的低指数品面(1010)面错配度为 8=13.09% 15%，所以Mg3Sb2 相基本满足在村底上形核的条件 。在没有外来质点的情况 下， 首 先析出的 M Sb2 相便为 α-Mg 提供了形核的条件，另 一部分不能提供形核条件的 MSb2 相聚集在被捆的前沿， 阻碍 a.-Mg 晶粒的长大[呐。 以上两种原因使得倏什金的品粒细化， Sb 可以改普倏合企的耐热性的主要是因为 分布在晶界中的 Mg3Sb2 相。因为萨Mg17Al12 相高温易 软化，而 M83Sb2 .f目熔点词， 在高 温下扔保持很高 的强度，对自-Mg17Al I2 ? 有钉扎的作用 ，从而阻碍了晶界 的滑移。提高 r镇合金的高温力学性能。 1.4等通道转角挤压 CECAP ) 1.4.1 等通道转角挤压的发展现状 20 世纪 70 年代苏联人 SegaJ(14]提出了一科3制备超细晶，高性能金属块体材料 的方 法，称为 (ECAP )。这种方法基宁大塑性变形理论，将试样主入一个特制模具中，在不 改变试样的横截雨雨积及截面形状的前提下，经过剪切变形来细 化品轨。在剪切变形的 过程中，合金发生了动态再结晶并且内部积累了大 量的位错，通过加」二硬化，细品强化， 析出强化来提高合金的性能。与传统的变形加工工艺相比， ECAP 有以下优点: (l)可 太原理工大学硕士研究生学位 太原理工大学硕士研究生学位 论文 PAGE PAGE 4 以大幅度提高合金的塑性变形能力 并 同.不改变试样的形状。 (2) 可以多道次挤斥 ，使合 金的组织更均匀 ，性能更高。 ( 3) 低污染 ，对坯体要求低。(3)通过不 同路径的挤压可 以获得不同的组织结构。因此， ECAP 是一种旬效细 化合金晶粒 的加上上艺，具有很大 的应用前景[15-18) 。 目前从事 ECAP 工艺及 ECAP 材料性能和应用 的研究的国家主要是美国、日本、俄 罗斯等。ECAP 对于铝及铝合金、铜、铁、低碳钢等:.[19-231多品材料的微观组织和力学性 能的影响已经有了 一定了解，对于影响 ECAP 效果的工艺参数也在研究中 。虽然 ECAP 已经引起很多人关注 ，但是至今仍有许多问题有待解决 ，比如尚未确定一种有效的挤压 工艺路线:挤压温度和挤压速度对 ECAP 过程的影响不够明确 (24) 。 1.4.2 ECAP 挤压原理 等通溢挤压的基本 原理如图 1-1 所示 ，利用压头将加工的试样从两个截面 尺寸完全 相 司并且-输线榴交的的逼迫中挤出， φλ!两条相交遥遥的内交角 ，t.p为外接弧角 。在挤 压过程中，试样在两条通道的交截 面处发生了剪切变形，积累了大 量 的剪切应变量，从 而j细化了晶粒。并 且这种剪切变形 不改变i式样的形状和截面面积 ，故可 以重复多迫次挤 压，积累里多的应变。试样与内条i虚道配合并且润泪- 良好的情况下，材料通过 ECAP 产 做的变形章，形成了位错纠缠 ，随着变形量的进一步增加，位错纠去!事变成了位错胞 。当 位错胞逐渐硝多并且减 小到一定程度，位错便发牛交滑移，形成 小角度品界的亚品 ，亚 品带大小 般为几微米。亚品在剪切 力作用下，亚 品被破坏形成具有大角度晶界的 等轴 品，同时再结晶过程 中随布等轴品的增多，品粒间的位向 差持续增大 ，大角度品界进 一 步增多，品粒就达到了细 化的效果。 太原理 _L:大学硕士研究生学位论文 因 1-1 等迢迢转角 挤压结构图 Fig. 1-1 Schematic diagram ofECAP l .4.3 ECAP 影响因素 ECAP 后合金的微观组织)j_性能受多种工 艺参数的影响。主要参数有 :校共结构 、 搞压速率和满度 、挤压路径和道次和摩擦等。 1.4.3. 1 模具结构 Segal 写([251