基于固溶强化和第二相强化的Mg-Sn-Y合金高温变形行为研究

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Mg-Sn-Y合金作为新型的耐热镁合金,具有极大的研究潜力。本文基于合金固溶强化和第二相强化理论,首先分析合金高温压缩真应力-应变曲线和显微组织演变情况,然后根据高温流变曲线构建本构方程和绘制加工图,讨论合金的高温变形行为。研究结果表明:1.分析Mg-Sn合金热压缩流变曲线和显微组织发现,固溶的Y元素能显著提高Mg-Sn二元合金的高温流变应力,阻碍Mg-Sn合金动态再结晶进程;结合本构方程和加工图发现,固溶的Y元素能提高Mg-Sn合金高温变形应力指数和表观激活能,改变合金的塑性变形控制机制,增大加工失稳区。2.Mg-Sn-Y合金中出现四种不同的第二相:Mg2Sn、Sn3Y5、Mg24Y5和MgSnY,其中Mg2Sn和Sn3Y5占比较大,且根据高温力学性能试验结果可以推测强化相Sn3Y5比Mg2Sn具有更加优越的高温稳定性和强化效果。3.通过外置添加Sn3Y5的方式获得五种Mg+x Sn3Y5(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0 wt.%)合金晶粒粗大,且外置添加粉末与基体不匹配,导致合金维氏硬度与高温应力低。而Mg-0.45Sn-0.55Y(wt.%)合金中原位生成的Sn3Y5相能起到明显的强化效果,尤其在较高温度350℃和400℃和较低应变速率10-4s-1下更加显著。4.通过原位生成Sn3Y5的方式获得Mg-0.45Sn-0.55Y(wt.%)挤压板材具有较好的力学性能,其室温拉伸的屈服强度为164.2MPa,抗拉强度为239.1MPa,延伸率为10.6%;其200℃拉伸屈服强度为89.1MPa,抗拉强度为142.1MPa,延伸率为38.4%。
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