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采用熔炼、铸锭方法制备Mg-0.45%Zn-0.50%Zr(1#)、Mg-0.48%Zn-0.52%Zr-2.53%Nd(2#)、Mg-0.46%Zn-0.53%Zr-2.49%Nd-3.95%Y(3#)3种含稀土镁合金。用GLEEBLE-1500热模拟机对2#、3#合金进行热/力压缩模拟实验,用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射分析、硬度测试及室温、高温力学性能测试研究分析了1#、2#、3#合金的显微组织与力学性能,获得如下主要研究结果:
1)含稀土镁合金在热压缩变形过程中流变应力呈现不同的形式。2#、3#合金试样在较低温度下变形,加工硬化成为影响材料组织性能的主要因素,应变速率越大,加工硬化就越快。2#、3#合金在中等温度下变形,除了加工硬化外,动态回复产生软化作用。2#、3#合金在较高温度下变形,超过一定的应变值后真应力都有下降趋势,表明材料已发生了动态再结晶,动态再结晶成为决定材料变形过程中显微组织与力学性能的主要因素。
2)2#、3#合金的热变形过程中稳态流变应力受变形温度和应变速率影响。在同一应变速率下,真应力水平随变形温度提高而降低,且低温变形时,小应变量范围内加工硬化作用明显,达到峰值应力后试样断裂或流变应力进入稳态流变阶段,加工硬化低甚至呈现出加工软化趋势。在同一变形温度下,对比不同应变速率的压缩曲线,材料的的峰值应力随应变速率的增大而增大。
3)通过对2#、3#合金的真应力-真应变曲线分析表明,合金在300℃温度以下变形是很困难的,加工硬化严重。只有在超过300℃温度范围变形,动态回复和动态再结晶开始起主要软化作用而有利于合金成形。Mg-0.5%Zn-0.5%Zr-RE合金的适宜挤压变形温度为350℃。
4)2#合金(Mg-0.48%Zn-0.52%Zr-2.53%Nd)的相组成为基体α(Mg)相和稀土Mg12Nd相,3#合金(Mg-0.46%Zn-0.53%Zr-2.49%Nd-3.95%Y)的相组成基体α(Mg)相和稀土Mg41Nd5、Mg24Y5相组成。
5)稀土元素Y对提高镁合金高温抗拉强度有明显的作用。3#合金挤压态在300℃时的抗拉强度为202.53MPa,而2#合金挤压态在300℃时的抗拉强度只有79MPa。T5处理能提高3#合金的高温抗拉强度,250℃拉伸试验时,抗拉强度从挤压态的207.6MPa提高到T5处理时的224.34MPa。