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Mg-Y二元合金室温加工硬化行为

浏览:35 发表时间:2020-08-22 13:46:29

研究背景


由于镁合金的密排六方结构,室温下容易开启的独立滑移系仅有两个,导致其强度低、塑性差,制约了镁合金的广泛应用。加工硬化为提高镁合金的强度提供了一种有效途径。通过位错间的交互作用,形成位错堆积和位错缠结,阻碍进一步的变形,从而提高镁合金的强度。Y元素作为镁合金中应用最广泛的稀土元素之一,其含量对合金的塑性和强度有着极大影响。另外,最新研究结果表明,Y可以降低镁合金的层错能,改善合金结构,而这些因素又与镁合金的加工硬化有关。因此,需要进一步研究Y元素对镁合金加工硬化行为的影响,为开发高性能含Y镁合金提供支持。

近日,来自重庆大学的陈先华教授团队通过单轴拉伸实验和粘塑性自洽多晶体塑性模型(VPSC)研究了挤压态Mg-xY(x=1, 2和3wt.%)合金的加工硬化行为。结果表明,随着Y含量从1wt.%增加到3wt.%,当(σ-σ0.2)=40MPa时,加工硬化速率从883MPa下降到798MPa,且Mg-2Y和Mg-3Y的加工硬化速率曲线几乎重合。另外,Mg-1Y合金的加工硬化速率曲线在开始阶段迅速下降后出现了一个上升的阶段,但随着Y元素含量的增加,这一上升阶段逐渐变得水平直至消失。Mg-Y合金加工硬化行为的差异主要是由晶粒尺寸和结构引起。晶粒尺寸越大,位错平均自由程大,因此更容易存储在晶粒中。大晶粒和强基面结构使得孪生变形更容易发生,从而促使晶粒取向发生变化,使滑移系更容易开启。基于VPSC的多晶体塑性变形模拟也表明,Mg-1Y的晶粒尺寸大、织构强度高,因此其拉伸孪晶的相对活动量最大,在拉伸孪晶的影响下,非基面滑移的相对活动量相对Mg-2Y和Mg-3Y有明显提高。综上所述,Mg-1Y合金具有最高的孪生张力和非基面滑移相对活性。

图1 Mg-Y合金的加工硬化曲线


文章发表


该文章发表在《Journal of Magnesium and Alloys》2019年第七卷第4期:

[1] C. Zhao, Z. Li, J. Shi, X. Chen, T. Tu, Z. Luo, R. Cheng, A. Atrens, F. Pan, Strain hardening behavior of Mg–Y alloys after extrusion process, Journal of Magnesium and Alloys 7(4) (2019) 672-680.


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