博士開(kāi)題報(bào)告終稿

2003級(jí)博士研究生開(kāi)題報(bào)告準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為博士生：盧慶亮導(dǎo)師：閔光輝山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

1.引言

2.

研究現(xiàn)狀3.選題意義4.研究?jī)?nèi)容5.實(shí)驗(yàn)方案及技術(shù)路線

6.可行性分析7.預(yù)期創(chuàng)新點(diǎn)準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為8.進(jìn)度安排報(bào)告內(nèi)容1引言1.1鎂合金的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高比強(qiáng)度、比剛度、減震與吸波缺點(diǎn)：強(qiáng)度較低、高溫性能差、低塑變性能1.2準(zhǔn)晶

1984年，Shechtman等在Al-Mn合金發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶存在穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)晶的合金系A(chǔ)l-Pd-(Fe,Ru,Os)Al-Cu-(Li,Fe,Co)Zn-Mg-(Ga,Y,Tb,Dy,Ho,Er,Sc)

性能：高硬度、高強(qiáng)度、室溫脆性與高溫超塑性鎂基準(zhǔn)晶合金準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為

2研究現(xiàn)狀2.1完全準(zhǔn)晶合金1993年，羅治平等（Y，RE）-Mg-Zn合金準(zhǔn)晶的表征1995年，羅治平等慢速冷卻Mg-Zn-Y合金準(zhǔn)晶相近似相(Mg7Zn3)1998年，F(xiàn)isher等，大塊二十面體Zn-Mg-Y準(zhǔn)晶鎂基準(zhǔn)晶開(kāi)創(chuàng)性研究完全準(zhǔn)晶本質(zhì)脆性的限制準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為

圖1鑄態(tài)合金SEM組織（a）Mg74Zn26,（b）Mg72.5Zn25.5Y2

2.2部分準(zhǔn)晶合金2000年,D.H.Kim

Mg-Zn-Y合金

α-Mg和二十面體準(zhǔn)晶2001年,Mg-Zn-Y三元合金系準(zhǔn)晶相的形成范圍。水冷銅模直徑15mm高50mm準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為

2.3其它部分準(zhǔn)晶的鎂基合金

德國(guó)學(xué)者：壓鑄ZA85合金晶界穩(wěn)定準(zhǔn)晶相形成指出準(zhǔn)晶相的形成與冷卻速度有關(guān)李衛(wèi)紅：Mg-Zn-Al合金晶界準(zhǔn)晶相張少卿等：MB25鎂合金鑄態(tài)合金晶界上準(zhǔn)晶相形成Mg24Y5相在晶內(nèi)彌散分布實(shí)用性研究準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為

2.4

尚待探明的問(wèn)題準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為1.Mg-Zn-Y合金相組成與相形成尚未明晰2.Mg-Zn-Y合金準(zhǔn)晶相形成機(jī)理尚未明晰3.熱處理Mg-Zn-Y合金相析出機(jī)制的分歧4.如何改善Mg-Zn-Y合金晶界準(zhǔn)晶相分布鎂合金的塑性變形工藝

2.5大塑性變形工藝（SPD）作用：細(xì)化晶粒，超細(xì)晶<1μm

顯著提高力學(xué)性能

分類：等通道角擠壓（ECAP）累積軋制連接（ARB）高壓扭轉(zhuǎn)變形（HPTS）圖2ECAP擠壓工藝示意圖PressureΦ=90準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為ECAP的優(yōu)勢(shì)Mg合金塑變行為基體晶粒超細(xì)化準(zhǔn)晶粒子分布均勻化大尺寸棒（板）材新型Mg合金基復(fù)合材料1.常規(guī)鑄造工藝、部分準(zhǔn)晶相、大尺寸實(shí)用化2.含準(zhǔn)晶相鎂合金的大塑性變形晶粒細(xì)化，準(zhǔn)晶彌散化3.晶界準(zhǔn)晶相的形成機(jī)理4.準(zhǔn)晶相的析出及其熱穩(wěn)定性3.選題意義尚無(wú)相關(guān)研究準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為4.研究?jī)?nèi)容1.Mg-Zn-Y合金的成分設(shè)計(jì)與準(zhǔn)晶形成機(jī)制3.熱處理過(guò)程中準(zhǔn)晶相的析出與熱穩(wěn)定性2.凝固條件、準(zhǔn)晶相的體積分?jǐn)?shù)及微觀組織控制4.

ECAP工藝及宏觀/微觀組織演變5.ECAP晶粒細(xì)化機(jī)制及準(zhǔn)晶粒子強(qiáng)化機(jī)制準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為5.1技術(shù)路線組織表征與性能測(cè)試強(qiáng)化機(jī)制DTA實(shí)驗(yàn)熱處理工藝ECAP工藝液淬處理準(zhǔn)晶相形成機(jī)理熔煉、澆鑄合金成分設(shè)計(jì)急冷甩帶準(zhǔn)晶相熱穩(wěn)定性準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為5.實(shí)驗(yàn)方案及技術(shù)路線5.2實(shí)驗(yàn)方案

準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為合金成分設(shè)計(jì)Mg-Zn-Y合金熱處理工藝井式熱處理爐

573K24h準(zhǔn)晶相的析出

773K2h準(zhǔn)晶相的穩(wěn)定性熔煉、澆鑄DTA實(shí)驗(yàn)液淬處理感應(yīng)熔煉爐電阻熔煉爐急冷甩帶單輥急冷制帶設(shè)備定向凝固裝置準(zhǔn)晶相形成機(jī)理ECAP工藝120噸壓力機(jī)ECAP模具準(zhǔn)晶相的破碎，均勻化6.可行性分析研究室現(xiàn)有相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

定向凝固裝置、熔煉爐與熱處理爐、AFM顯微鏡材料液態(tài)結(jié)構(gòu)及遺傳性教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

單輥甩帶裝置學(xué)院分析測(cè)試中心

系統(tǒng)、完備的組織表征和力學(xué)性能測(cè)試手段

6.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為6.2前期工作基礎(chǔ)1.

已配制合金種類Mg93Zn6Y1

Mg95Zn4.3Y0.7Mg98Zn1.7Y0.3

Mg95Zn4.3Y2.02.

已獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果OM、SEM、TEM、XRD晶界相為α-Mg和二十面體準(zhǔn)晶的共晶組織3.

ECAP工藝的初步研究圖3.Mg95Zn4.3Y0.7合金鑄錠準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為

50μma

50μmb

50μmcabc圖4.Mg95Zn4.3Y0.7合金在楔形試樣所示位置a、b、c處的鑄態(tài)組織鑄態(tài)合金組織準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為冷卻速度ba圖6.鑄態(tài)合金的SEM觀察（a）Mg95Zn4.3Y0.7

、（b）Mg93.7Zn4.3Y2.0SEM組織觀察準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為abcd1μm

圖6.（a）鑄態(tài)Mg95Zn4.3Y0.7合金的TEM觀察明場(chǎng)像；(b-d)為圖中共晶組織準(zhǔn)晶相的選區(qū)電子衍射斑點(diǎn)準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為T(mén)EM組織觀察[111]晶帶軸電子衍射斑點(diǎn)[112]晶帶軸電子衍射斑點(diǎn)圖7鑄態(tài)Mg95Zn4.3Y2.0合金的明場(chǎng)TEM觀察及其選區(qū)電子衍射斑點(diǎn)202220000022513423000110Mg24Y5Mg4Zn7abcd準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為T(mén)EM組織觀察abXRD分析準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為圖8.鑄態(tài)合金的XRD圖像(a)Mg93Zn6Y1，(b)Mg98Zn1.7Y0.3Zn/Y約6:1高合金化低合金化圖9.鑄態(tài)合金的XRD圖像(a)Mg95Zn4.3Y0.7

，(b)Mg93.7Zn4.3Y2.0ab準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為XRD分析Zn4.3,Y0.72.0約6:1約2:1圖10.ECAP試樣及實(shí)驗(yàn)效果ECAP初步試驗(yàn)ECAP試樣aAZ31b準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為10mm×10mm×50mmMg95Zn4.3Y0.7cab

40μm圖11.Mg95Zn4.3Y0.7合金在ECAP處理前、后的組織準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為ECAP初步試驗(yàn)7.預(yù)期創(chuàng)新點(diǎn)2.揭示該合金中準(zhǔn)晶相形成的凝固條件，探討與合金成分、凝固工藝之間的關(guān)系。3.合金中準(zhǔn)晶相在熱處理過(guò)程中的熱穩(wěn)定性及基體合金中準(zhǔn)晶相的析出及其機(jī)理1.含有部分準(zhǔn)晶相的大尺寸鎂合金的鑄造工藝4.準(zhǔn)晶相增強(qiáng)鎂合金的大塑性變形及其晶粒微細(xì)化的機(jī)制

準(zhǔn)晶相增強(qiáng)Mg-Zn-Y合金的大塑性變形行為2003.11－2004.3

原材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試2004.4－2004.7

合金成分設(shè)計(jì)、合金熔