超高塑性镁合金的赝纤维混晶组织形成机理、变形机制与性能调控
批准号:
52071037
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
胡耀波
依托单位:
学科分类:
金属结构材料与力学行为
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡耀波
中文摘要
镁合金的室温塑性低、成形性差,常规塑性加工方法和强化方式无法解决强度塑性互斥问题,严重限制了其广泛应用。研究表明在合金组织中引入特殊混晶组织能够同时提升合金室温塑性及强度,近年来该理念被应用于镁合金开发设计中,以期通过特殊加工工艺引入混晶组织改善合金性能。本项目针对常规塑性加工方法制备的超高塑性镁合金挤压棒材特殊的赝纤维混晶组织及强度、塑性同时提高的现象,采用原位/准原位等先进表征测试技术与第一性原理计算、晶体塑性有限元模拟相结合的方法,研究超高塑性镁合金赝纤维混晶组织的形成机理及其对塑性变形的影响,阐明超高塑性镁合金室温变形行为,建立基于常规塑性加工方法成形的超高塑性镁合金工艺参数-显微组织-力学性能的一体化调控机制。项目的开展将对丰富镁合金变形理论,开发新型高塑、超高塑性变形镁合金具有重要的参考价值。
英文摘要
The magnesium alloy has low room temperature ductility and poor formability, and the traditional processing technology and the strengthening method cannot avoid strength–ductility trade-off, which severely limits its wide application. Many studies have shown that a special bimodal grain size microstructure in the microstructure can simultaneously improve the room temperature ductility and strength of the alloy. In recent years, the idea of introducing bimodal grain size microstructure to improve the properties of magnesium alloys by special processing technology has been applied to the development and design of magnesium alloys. For its special pseudofiber bimodal microstructure, the in-situ/quasi-in-situ advanced characterization test combined with first-principles calculation and crystal plastic finite element simulation will be used to study the evolution of ultrahigh ductility magnesium alloy pseudofiber microstructure and its influence on plastic deformation, to clarify the ultrahigh ductility deformation mechanism of ultrahigh ductility magnesium alloys, to establish the integrated regulation mechanism of process parameters-microstructure-mechanical properties of ultrahigh ductility magnesium alloys based on conventional process. The development of the project will enrich the theory of magnesium alloy deformation and show significant guidance for developing new high plastic and ultrahigh plastic deformation magnesium alloy.
项目以VK21合金为研究对象,探究常规塑性加工工艺形成的赝纤维混晶组织的形成规律与机理,研究合金室温塑性变形行为,获得可快速塑性加工成形、强度塑性良好匹配的超高塑性变形镁合金。.项目的主要研究内容及获得结果如下:.(1)采用EBSD对合金的挤压过程的组织和织构演变进行了系统研究,得到的主要结论如下:挤压过程中,变形晶粒受力拉长的过程中动态再结晶也不断进行,在变形组织中形成细小的再结晶晶粒。合金中的Zr颗粒挤压流线区域的晶粒受到Zr颗粒的钉扎作用较晚再结晶,同时长大速率也慢于其它区域的先再结晶晶粒,最终在挤压态合金中形成了细晶组织。.(2)对挤压态合金的室温变形行为进行了研究,得到的主要结论如下:挤压态合金中较小的晶粒尺寸抑制了孪生的启动。挤压态合金的室温单轴拉伸变形过程中的主要变形模式为位错滑移,其中以基面<a>滑移为主,随着应变的增加,非基面滑移的占比有所提高。细晶中位错滑移的启动与其相邻粗晶较早参与协调变形引起的局部应力集中有关。.(3)通过调整挤压参、优化热处理工艺,研究了工艺参数对合金组织与力学性能的影响规律。结论如下:冷却速率越大获得平均晶粒尺寸细小,合金拉伸屈服强度显著提升;快速挤压可以致使挤压过程升温,挤出合金晶粒较大,可获取更高的断后伸长率;采用大的预镦粗变形量可以使挤压坯料剧烈变形,有利于获得细小的晶粒,能够显著提高合金的强度。.(4)挤压态态Mg-xGd-yZr合金挤压后,断后伸长率都高于30%。该合金系具有良好的强度和优异的塑性。优化了Mg-Gd-Zn-Zr合金的成分与工艺,使得合金的抗拉强度超多400 MPa时,断后伸长率超过15%。
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