博士开题报告终稿

2003级博士研究生开题报告准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为博士生：卢庆亮导师：闵光辉山东大学材料科学与工程学院

1.引言

2.

研究现状3.选题意义4.研究内容5.实验方案及技术路线

6.可行性分析7.预期创新点准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为8.进度安排报告内容1引言1.1镁合金的特点优点：高比强度、比刚度、减震与吸波缺点：强度较低、高温性能差、低塑变性能1.2准晶

1984年，Shechtman等在Al-Mn合金发现准晶存在稳态准晶的合金系Al-Pd-(Fe,Ru,Os)Al-Cu-(Li,Fe,Co)Zn-Mg-(Ga,Y,Tb,Dy,Ho,Er,Sc)

性能：高硬度、高强度、室温脆性与高温超塑性镁基准晶合金准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为

2研究现状2.1完全准晶合金1993年，罗治平等（Y，RE）-Mg-Zn合金准晶的表征1995年，罗治平等慢速冷却Mg-Zn-Y合金准晶相近似相(Mg7Zn3)1998年，Fisher等，大块二十面体Zn-Mg-Y准晶镁基准晶开创性研究完全准晶本质脆性的限制准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为

图1铸态合金SEM组织（a）Mg74Zn26,（b）Mg72.5Zn25.5Y2

2.2部分准晶合金2000年,D.H.Kim

Mg-Zn-Y合金

α-Mg和二十面体准晶2001年,Mg-Zn-Y三元合金系准晶相的形成范围。水冷铜模直径15mm高50mm准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为

2.3其它部分准晶的镁基合金

德国学者：压铸ZA85合金晶界稳定准晶相形成指出准晶相的形成与冷却速度有关李卫红：Mg-Zn-Al合金晶界准晶相张少卿等：MB25镁合金铸态合金晶界上准晶相形成Mg24Y5相在晶内弥散分布实用性研究准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为

2.4

尚待探明的问题准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为1.Mg-Zn-Y合金相组成与相形成尚未明晰2.Mg-Zn-Y合金准晶相形成机理尚未明晰3.热处理Mg-Zn-Y合金相析出机制的分歧4.如何改善Mg-Zn-Y合金晶界准晶相分布镁合金的塑性变形工艺

2.5大塑性变形工艺（SPD）作用：细化晶粒，超细晶<1μm

显著提高力学性能

分类：等通道角挤压（ECAP）累积轧制连接（ARB）高压扭转变形（HPTS）图2ECAP挤压工艺示意图PressureΦ=90准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为ECAP的优势Mg合金塑变行为基体晶粒超细化准晶粒子分布均匀化大尺寸棒（板）材新型Mg合金基复合材料1.常规铸造工艺、部分准晶相、大尺寸实用化2.含准晶相镁合金的大塑性变形晶粒细化，准晶弥散化3.晶界准晶相的形成机理4.准晶相的析出及其热稳定性3.选题意义尚无相关研究准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为4.研究内容1.Mg-Zn-Y合金的成分设计与准晶形成机制3.热处理过程中准晶相的析出与热稳定性2.凝固条件、准晶相的体积分数及微观组织控制4.

ECAP工艺及宏观/微观组织演变5.ECAP晶粒细化机制及准晶粒子强化机制准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为5.1技术路线组织表征与性能测试强化机制DTA实验热处理工艺ECAP工艺液淬处理准晶相形成机理熔炼、浇铸合金成分设计急冷甩带准晶相热稳定性准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为5.实验方案及技术路线5.2实验方案

准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为合金成分设计Mg-Zn-Y合金热处理工艺井式热处理炉

573K24h准晶相的析出

773K2h准晶相的稳定性熔炼、浇铸DTA实验液淬处理感应熔炼炉电阻熔炼炉急冷甩带单辊急冷制带设备定向凝固装置准晶相形成机理ECAP工艺120吨压力机ECAP模具准晶相的破碎，均匀化6.可行性分析研究室现有相关实验设备

定向凝固装置、熔炼炉与热处理炉、AFM显微镜材料液态结构及遗传性教育部重点实验室

单辊甩带装置学院分析测试中心

系统、完备的组织表征和力学性能测试手段

6.1实验设备准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为6.2前期工作基础1.

已配制合金种类Mg93Zn6Y1

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

Mg95Zn4.3Y2.02.

已获得的实验结果OM、SEM、TEM、XRD晶界相为α-Mg和二十面体准晶的共晶组织3.

ECAP工艺的初步研究图3.Mg95Zn4.3Y0.7合金铸锭准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为

50µma

50µmb

50µmcabc图4.Mg95Zn4.3Y0.7合金在楔形试样所示位置a、b、c处的铸态组织铸态合金组织准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为冷却速度ba图6.铸态合金的SEM观察（a）Mg95Zn4.3Y0.7

、（b）Mg93.7Zn4.3Y2.0SEM组织观察准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为abcd1µm

图6.（a）铸态Mg95Zn4.3Y0.7合金的TEM观察明场像；(b-d)为图中共晶组织准晶相的选区电子衍射斑点准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为TEM组织观察[111]晶带轴电子衍射斑点[112]晶带轴电子衍射斑点图7铸态Mg95Zn4.3Y2.0合金的明场TEM观察及其选区电子衍射斑点202220000022513423000110Mg24Y5Mg4Zn7abcd准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为TEM组织观察abXRD分析准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为图8.铸态合金的XRD图像(a)Mg93Zn6Y1，(b)Mg98Zn1.7Y0.3Zn/Y约6:1高合金化低合金化图9.铸态合金的XRD图像(a)Mg95Zn4.3Y0.7

，(b)Mg93.7Zn4.3Y2.0ab准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为XRD分析Zn4.3,Y0.72.0约6:1约2:1图10.ECAP试样及实验效果ECAP初步试验ECAP试样aAZ31b准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为10mm×10mm×50mmMg95Zn4.3Y0.7cab

40µm图11.Mg95Zn4.3Y0.7合金在ECAP处理前、后的组织准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为ECAP初步试验7.预期创新点2.揭示该合金中准晶相形成的凝固条件，探讨与合金成分、凝固工艺之间的关系。3.合金中准晶相在热处理过程中的热稳定性及基体合金中准晶相的析出及其机理1.含有部分准晶相的大尺寸镁合金的铸造工艺4.准晶相增强镁合金的大塑性变形及其晶粒微细化的机制

准晶相增强Mg-Zn-Y合金的大塑性变形行为2003.11－2004.3

原材料准备、实验设备的调试2004.4－2004.7

合金成分设计、合金熔