Sn对Mg-Y-Ce-Zr镁合金的组织和力学性能的影响

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镁合金可分为铸造和变形镁合金两大类。与铸造镁合金相比,变形镁合金更适合于制作大型结构件和满足结构多样化的要求。由于大多数镁合金具有密排六方晶体结构,常温下仅有三个滑移系而导致塑性较差。如何提高变形镁合金的塑性变形能力成为其工业化应用的关键问题。本文选择Mg-Y-Ce-Zr变形镁合金为母合金,添加不同含量Sn制备了Mg-2Y-1.5Ce-x Sn-0.6Zr(x=0.5,1,1.5,2wt%)试验合金。通过XRF、SEM、OM、EDS、XRD等测试手段研究了Sn对铸态、轧态、退火态合金组织和性能的影响,同时对不同轧制方式下合金的组织和性能进行了研究。通过对析出相和织构的演变规律以及再结晶行为的分析,对合金的塑性变形机理进行初步探讨。主要结论如下:铸态合金主要含有Mgx Ce、Mg24Y5和Mg YSn析出相,析出顺序为Mgx Ce→Mg24Y5→Mg YSn。随着Sn含量的增加(<2wt%),析出的Mg YSn相增多,弱化了Mgx Ce和Mg24Y5的晶界强化,使合金表现出良好的延伸塑性,且强度保持在相当的水平。轧制态合金的组织主要由高密度形变孪晶、第二相粒子和少量再结晶晶粒组成。适量的Sn元素可以促使条状Mgx Ce和Mg24Y5析出相向块状演变,并使其取向向有利于轧制的方向偏转,使合金组织成分更加均匀,促使再结晶行为的发生。合金的(0002)基面织构呈双峰分布,随着Sn含量的增多,织构强度逐渐降低,非基面滑移更容易启动,改善了合金的塑性。轧制退火态合金的组织发生了完全静态再结晶。随着Sn含量的增加,平均晶粒尺寸先减小后增大。退火后孪晶组织被再结晶组织所取代,改变了合金的晶体取向,(0002)基面织构强度明显降低。Mg YSn相随Sn含量的增加而增多,第二相异质形核(PSN机制)促使再结晶使晶粒取向与基体晶粒取向不同,使合金织构强度随Sn含量的增多逐渐降低,合金塑性得到改善。不同轧制方式下合金的组织存在明显差异。在传统轧制方式(FR)下,组织中存在较大面积的未变形区域,孪晶组织较少;将试样绕ND方向旋转180°(RR)和绕RD方向旋转180°(TR)轧制方式下,合金组织中孪晶数量增多,合金组织发生了局部再结晶行为,将试样绕TD方向旋转180°(TRR)轧制方式下,组织中发生了较完全的动态再结晶行为。不同的轧制方式主要通过控制合金的再结晶行为、孪晶密度以及第二相分布取向对合金的性能产生影响。在TRR轧制方式下合金的综合综合性能最好,抗拉强度为317MPa,屈服强度为259MPa,延伸率为6.2%。
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