Mg-Sm-Zn-Zr合金的微觀組織、力學性能和蠕變機制研究.pdf

1、上海交通大學博士學位論文Mg-Sm-Zn-Zr合金的微觀組織、力學性能和蠕變機制研究姓名：鄭江申請學位級別：博士專業(yè)：@指導教師：王渠東201005摘要由壓鑄試驗結(jié)果可知，因為冷卻速度較快，壓鑄M g ．3 S m ．0 ．5 Z n 一0 。4 Z r 合金晶粒細小，晶內(nèi)沒有出現(xiàn)細小強化相，而是形成了溶質(zhì)過飽和區(qū)。該合金具有優(yōu)良的抗蠕變性能，在2 0 0 ℃／7 0 M P a 經(jīng)1 0 0 小時的蠕變量僅為0 ．0 8 ％；其室溫抗

2、拉強度、屈服強度和延伸率分別為：2 0 5 M P a 、1 2 1 M P a 和1 8 ．3 ％，較A M ．H P 2 壓鑄合金有顯著提高。通過對壓鑄試樣表面質(zhì)量的分析發(fā)現(xiàn)，采用M 乎3 S m ．O ．5 z n ．0 ．4 z r 合金壓鑄的試樣表面質(zhì)量良好，沒有出現(xiàn)冷隔、熱裂等缺陷，說明合金具有良好的流動性和較低的熱裂傾向，鑄造性能良好。以重力鑄造和壓鑄M 磐3 S m ．O ．5 z n 0 ．4 z r 合金為研究對象，

3、利用O M 、S E M 和T E M觀察了合金的蠕變組織，并結(jié)合蠕變激活能和應力指數(shù)，探討了典型鑄態(tài)耐熱鎂合金( 包含晶界共晶相和晶內(nèi)強化相) 的蠕變變形機制。依據(jù)實驗數(shù)據(jù)提出隨溫度和應力的變化規(guī)律，合金在2 0 0 ~ 2 5 0 ℃／6 0 ~ 1 0 0 M P a 的蠕變變形機制可分為三類：I 類為溫度或應力較低的區(qū)域( 2 0 0 ℃／6 肌l o o M P a 和2 2 5 ℃／6 嘰8 0 M P a ) 。在該區(qū)域位

4、錯基面滑移是主要變形機制，位錯以割階形式攀移為蠕變速率控制機制。I l 類為中溫高應力區(qū)域( 2 2 5 ℃／8 0 ~ 1 0 0 M P a ) 。在該區(qū)域除位錯基面滑移外，非基面滑移和孿生在蠕變變形中也起到重要作用。蠕變速率受位錯交滑移控制。I I I 類為高溫低應力區(qū)域( 2 5 0 ℃／6 肛7 0 M P a ) 。蠕變過程中有明顯的晶界滑動，位錯基面滑移和晶界滑動為主要變形機制，蠕變速率受位錯攀移和晶界滑動等機制共同控制。

5、通過T E M 觀察發(fā)現(xiàn)，在I 類和I I 類蠕變條件下，重力鑄造M 磐3 S m ．0 ．5 Z n - o ．4 Z r合金的晶粒內(nèi)部發(fā)生動態(tài)析出，蠕變穩(wěn)態(tài)階段析出相尺寸小、密度高，能夠阻礙位錯滑移，是合金蠕變速率低的主要原因。而隨著時問的延長，析出相過度粗化導致蠕變抗力下降，蠕變速率增加。壓鑄M 分3 S m 一0 ．5 Z n ．0 ．4 z r 合金在I 類和I I 類蠕變條件下，晶內(nèi)溶質(zhì)過飽和區(qū)析出大量彌散強化相，密度較重力

6、鑄造合金更高，因此壓鑄合金具有更好的抗蠕變性能。在I I I 類條件下，晶界滑動在蠕變變形中起到重要作用，提高晶界第二相的高溫強度，有效釘扎晶界，是增強合金抗蠕變性能的關鍵。從優(yōu)化微觀組織的角度出發(fā)，耐熱鎂合金的開發(fā)，可以從調(diào)整合金成分，形成有效的第二相，以強化基體和晶界，抑制蠕變過程中位錯滑移、孿生和晶界滑動等方面考慮。關鍵詞：鎂合金，M 爭3 S m 一0 ．5 Z n - O ．4 Z r ，顯微組織，蠕變機制，力學性能，壓鑄第Ⅱ