基本信息
- 项目名称：
- 等通道转角挤压镁合金超塑性变形
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在不同温度和不同应变速率条件下进行拉伸实验,研究了实验温度和应变速率对经不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金超塑变形行为的影响.
- 详细介绍：
- 等通道转角挤压是一种大塑性变形方法，可获得超细晶粒组织，不仅可提高材料的力学性能，而且可实现低温或高应变速率超塑性，从而提高材料的室温成形性能。研究经过等通道转角挤压的镁合金在不同温度和应变速率下的超塑变形行为及其机制，不仅可为高韧性镁合金材料的开发和应用提供可靠的依据，同时也可为高韧性镁合金在工程实际中的进一步推广应用提供必要的理论基础。等通道转角挤压后，Mg-Zn-Nd合金的晶粒得以显著细化，达到亚微米级别，经过1道次等通道转角挤压后细化效果最大；经过4道次后，晶粒尺寸最小，约为350nm左右。在1×10-4 s-1~5×10-3 s-1的初始应变速范围内，随应变速率的下降，材料的断裂伸长率上升；在200~300°C范围内，随温度的上升，材料的的断裂伸长率上升；但应变温度由250°C变为300°C时，材料的断裂伸长率急剧上升。采用4道次路径C等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金在300°C时的断裂伸长率最大为381.8%。经4道次路径C等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金在300°C时合金具有良好的低温超塑性；经4道次路径A等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金在250°C温度下合金具有一定的低温超塑性；在200°C，经4道次路径BC等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金表现出了低温超塑性变形特征。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 对新型材料应用的探讨与研究
科学性、先进性及独特之处
- 与其他结构材料相比，镁合金具有一系列的优点。晶粒细化能大幅度提高镁合金的室温强度、塑性和超塑成形性，细晶超塑性是镁合金研究的主要方向之一。
应用价值和现实意义
- ECAP技术作为超细晶金属和合金的制造技术已引起人们的普遍关注。ECAP是一种大塑性变形方法，利用该技术已在铜、铝、镁、镍、铁等多种合金中获得了超细晶粒组织，被证实是一种创新的、有效的晶粒细化方法。晶粒细化不仅可提高合金的力学性能，而且可降低脆性-韧性转变温度，甚至实现低温或高应变速率超塑性，从而提高合金的室温成形性能，这对合金的超塑性成形具有重要意义。
学术论文摘要
- 等通道转角挤压是一种大塑性变形方法，可获得超细晶粒组织，不仅可提高材料的力学性能，而且可实现低温或高应变速率超塑性，从而提高材料的室温成形性能。研究经过等通道转角挤压的镁合金在不同温度和应变速率下的超塑变形行为及其机制，不仅可为高韧性镁合金材料的开发和应用提供可靠的依据，同时也可为高韧性镁合金在工程实际中的进一步推广应用提供必要的理论基础。 通过在不同温度和不同应变速率条件下进行拉伸实验，研究了实验温度和应变速率对经不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-Z-Nd合金超塑变形行为的影响，确定了等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金的应变速率敏感系数和塑形流变激活能，得到了其表现出超塑性的适宜挤压路径、温度和应变速率。实验结果表明，经过1道次等通道转角挤压后，Mg-Zn-Nd合金的晶粒得以显著细化，经过4道次等通道转角挤压后，晶粒尺寸最小，约为350nm左右；在1×10-4 s-1~5×10-3 s-1的初始应变速范围内，随应变速率的下降，材料的断裂伸长率上升。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 暂无
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 晶粒细化能大幅度提高镁合金的室温强度、塑性和超塑成形性，细晶超塑性是镁合金研究的主要方向之一。一般多采用快速凝固、粉末冶金、热机械处理（即铸造、轧制、挤压）等通道挤压等技术将镁合金晶粒细化到10μm以下，在低速率拉伸时显示超塑性。Watanabe等认为超塑性变形过程中应变速率与晶粒的三次方成反比，提出细化晶粒可实现高速率超塑性变形。 闫蕴琪等研究了晶粒尺寸为85μm的大晶粒AZ91镁合金在高温下的超塑拉伸变形行为。在350C下，应变速率为3×10-4s-1拉伸时，最大伸长率达228%。300C下40%的预应变可以改善合金在更高温度下的超塑性能。在超塑拉伸变形初期，动态再结晶细化了合金的晶粒，呈现出细晶超塑的特征；随着应变量的增加，合金的晶粒长大趋势不明显。他们认为大晶粒AZ91合金的超塑性变形机制是晶界滑移控制下的孔洞连接协调机制。
