关键词： 镁合金   温度相关性   各向异性   拉压不对称性   蠕变  

摘要： 镁合金作为极具竞争力的轻量化金属结构材料,已在航空航天、汽车、电子等领域展现出巨大的应用潜力。其中,低合金化镁合金因其低成本、易加工等特点受到广泛关注。由于镁密排六方晶体结构的低对称性,不同滑移系的临界分切应力差别较大,以及易激活孪晶等因素,故相比于体心或面心立方合金,变形镁合金在制备中形成的织构会使其呈现更为显著的各向异性力学行为。滑移系开启和孪晶激活具有明显的温度敏感性,因此镁合金各向异性力学行为也呈现显著的温度相关性。目前,针对变形镁合金各向异性力学行为的研究尚不充分,对于其各向异性力学行为的温度相关性研究相对更少。 因此,本论文针对AXM10304合金挤压板材,在其潜在服役温度区间（123-473K）选取若干典型温度,研究不同温度下板材面内各向异性力学行为。重点探讨合金挤压（extrusion direction,ED）和横向方向（transverse direction,TD）单轴应力状态下屈服与硬化行为、拉压不对称性及断裂行为,分析相应微观变形机制,以阐明不同取向力学行为差异的原因。同时,对合金各向异性力学行为的温度相关性进行深入研究,揭示随温度变化力学行为差异的演化机制。此外,还研究了剪切、等双拉应力状态的断裂行为。并进一步扩展至整个平面应力状态下挤压板材的各向异性行为及其温度相关性的研究。最后,针对合金在423-473 K温度区间的蠕变性能展开研究,分析不同热处理态的高温蠕变行为及其拉压不对称性,揭示不同热处理态合金的蠕变机制。主要结论如下: （1）研究了合金不同取向拉伸屈服和硬化行为及其温度相关性。随温度降低,不同取向力学行为差异被进一步放大。ED样品在室温和高温下均由基面和柱面滑移主导。低温下ED样品存在锥面滑移的异常激活,使其实现了强塑性的同时提升。TD样品均由基面滑移和孪晶主导变形。不同滑移系开启及孪晶激活顺序的差异形成了随温度降低各向异性放大的演化趋势。孪晶是硬化行为产生差异的主要原因,低温下细针状的孪晶可以减少位错运动的平均自由程,增强合金硬化能力。 （2）研究了合金拉压不对称性及其温度相关性。ED和TD样品拉压屈服不对称随温度升高均减弱,不同取向之间的不对称性差异也随之减小。弯曲中性层偏移系数均呈现ED>TD。不同取向弯曲内外侧变形机制类型的差异导致不同的中性层偏移趋势。ED样品仅在内侧出现拉伸孪晶,且随温度升高拉伸孪晶面积分数没有显著变化,但外侧会开启更多的非基面滑移协调变形导致中性层偏移减弱。TD样品内外侧均有拉伸孪晶的出现。随温度升高,其中性层偏移减弱是由于内外侧拉伸孪晶面积分数差异的减小。温度对孪晶的影响程度是导致拉压不对称产生差异的关键因素。 （3）通过屈服轨迹全面分析整个平面应力状态下合金各向异性行为及其温度相关性。Bezier5YS-SHYqp框架能准确预测合金的屈服轨迹。随温度增加屈服轨迹形状大小均改变,具有一定的各向异性温度依赖性。173 K时屈服轨迹向第一、四象限偏移,298 K时向第一象限偏移,448 K时不对称性减弱趋近于各向同性。后继屈服轨迹的大小发生改变但形状基本类似,表明同一温度下更趋向于均匀的各向同性硬化行为。 （4）研究了不同应力状态断裂行为及其温度相关性。随温度升高ED样品拉伸断口由脆性转变为韧性断裂。173 K时ED样品中裂纹易在高角度晶界处产生。298 K时ED样品的裂纹萌生可描述为压缩和/或双孪晶引起的局部损伤,448 K和298 K裂纹形成类似。TD样品拉伸断口在不同温度均呈现准解理的韧脆混合断裂。TD样品中孪晶和晶界处的变形不相容是裂纹产生及扩展的主要方式。剪切应力状态下为晶粒间滑移分离产生断裂,并在变形前期内部不易产生损伤且断裂方式不随温度改变。在等双拉应力状态下,在123 K到173 K之间发生韧脆转变,断口由撕裂韧窝转为解理面。 （5）研究了在423-473 K,50-80 MPa区间不同时效对蠕变性能的影响及蠕变的拉压不对称性。T6-1h（473 K时效1 h）样品的稳态蠕变速率近乎比T6-8h（548 K时效8 h）低一个数量级,抗蠕变性能更好。由基面与柱面的交滑移引起的幂律击穿为T6-1h的主要蠕变机制,而T6-8h表现出位错交滑移和攀移的混合机制。与T6-8h样品中的Al2Ca相比,T6-1h中致密Guinier-Preston（G.P.）区的存在有效抑制了位错的攀移和滑移。T6-1h样品存在蠕变拉压不对称性,压缩蠕变的抗蠕变能力更差,且蠕变拉压不对称随温度增加而降低。压缩蠕变中产生的拉伸孪晶是导致不对称的主要原因。

关键词： WE43镁合金   热处理   挤压   轧制   阻燃性  

摘要： 随着铁路运输业的快速发展,轻量化、高时速已经成为了现代化高速列车的重要标志。作为动车组的关键零部件,高速动车车体大部分采用铝合金制成。若能使用目前最轻的金属结构材料镁合金来代替现有材料,则可以实现列车的轻量化。然而镁合金室温下塑性变形能力差和绝对强度较低,限制了其在工程领域中的应用。 本实验以WE43-0.5Ca镁合金为研究对象。探索出了一条制备高铁用阻燃镁合金板材的工艺路线。首先对电磁搅拌WE43-0.5Ca镁合金铸锭进行了均匀化热处理(440℃×18 h),合金经均匀化热处理后,平均晶粒尺寸有所增大,组织更加均匀,在晶界处半连续状的第二相回溶到了基体中。合金的强度变化不大,塑性得到了提升。 然后将均匀化热处理后的WE43-0.5Ca镁合金铸锭,挤压成挤压比为6.76的挤压态合金,设置挤压温度分别为440℃、470℃、500℃。合金的平均晶粒尺寸从42.2μm细化至7-10μm,热挤压时在非基面滑移被激活、剪切带激发形核及粒子激发形核的共同作用下,挤压态合金呈现出较弱的织构强度。最佳挤压温度为470℃,挤压后合金的抗拉和屈服强度分别为229 MPa和175 MPa,同时伸长率为10.7%。 对挤压温度为470℃的挤压态合金进行了不同方式的热处理(人工时效处理、固溶处理、T6处理及深冷+时效处理),前三种热处理对合金强度的提升效果并不明显,这是由于合金经热处理后,大量的第二相颗粒仍然富集在挤压流线附近,形成沿挤压方向分布的长条状区域。在室温拉伸过程中,容易造成应力集中,从而萌生裂纹,降低了合金的综合力学性能。深冷处理+时效处理10 h是最佳的热处理工艺。这是由于依附在挤压流线处的颗粒状第二相明显减少,晶粒内析出了尺寸细小第二相,这些第二相在基体内弥散分布产生的第二相强化提升了合金的强度,其抗拉强度和屈服强度分别为272 MPa和212 MPa,同时伸长率为7.3%。 最后对挤压比为5.38,挤压温度为470℃的WE43-0.5Ca镁合金板材进行了轧制,合金经轧制后,其强度明显提升,其抗拉强度和屈服强度分别为281 MPa和232 MPa,同时伸长率为6.9%。另外,阻燃性测试结果表明:轧制态WE43-0.5Ca镁合金在780℃具有良好的阻燃性,这是由于合金经高温氧化后表面形成了一层致密的氧化膜,阻碍了氧元素向基体内扩散。

关键词： 义齿修复材料   生物相容性评价   动物试验   细胞毒性试验  

摘要： 义齿通常长时间滞留于体内,在与机体相互作用过程中,可能引发炎症反应、过敏反应及溶血反应等,进而对健康造成危害。因此,义齿修复材料的生物相容性评价至关重要,生物相容性不仅关系到义齿的安全性,还是义齿材料筛选和加工工艺优化的重要依据。然而目前有关义齿修复材料生物相容性的评价尚不够充分,缺乏深入和系统的毒理学研究。本课题以一种新型的利用3D打印的纳米修复材料为研究对象,开展了体外细胞毒性、遗传毒性和溶血性试验,以及急性毒性、致敏性、皮内反应、热原反应等一系列动物试验,从不同方面对义齿修复材料(JSAM-BL)以及由其制备的两种义齿(JSAM-SLASH2-D和JSAM-TL3-D)进行了较为系统的生物相容性评价。具体研究内容有: 1.体外试验:利用MTT法和琼脂扩散法开展了体外细胞毒性试验。首先,义齿材料及义齿的浸提液与L-929小鼠成纤维细胞共同培养后,经MTT法测试后显示,义齿材料JSAM-BL的100%浸提液的细胞存活率仅为2.40%,义齿JSAM-SLASH2-D的100%浸提液的细胞存活率为28.08%,而义齿JSAM-TL3-D的100%浸提液的细胞存活率高达73.92%。结合细胞形态学观察结果认为义齿材料和JSAM-SLASH2-D具有潜在的细胞毒性,而JSAM-TL-3-D未显示有细胞毒性。其次,将样品的浸提液浸透滤纸后,与培养在琼脂平板上的L-929小鼠成纤维细胞接触,通过观察反应区域检测细胞毒性。结果表明,义齿材料JSAMBL和义齿JSAM-SLASH2-D浸提液的毒性分级分别为3级和2级,而义齿JSAMTL3-D浸提液的毒性分级为1级。接着,采用TA97a、TA98、TA100、TA102四种菌株开展了鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验,三种样品的100%浸提液与受试菌株共培养后计算回变菌落数。结果表明,无论体系中是否加入活化系统,三种样品的回复突变数较阴性对照均低于2倍,显示义齿材料以及两种义齿的浸提液均无致突变性。最后,利用家兔稀释血液开展溶血试验,将三种样品的生理盐水浸提液与兔稀释血液充分混合后离心,测定上清液吸光度并计算溶血率。结果表明,三种试验样品浸提液溶血率均小于5%。 2.体内试验:首先,分别以生理盐水和棉籽油为极性和非极性浸提介质浸提样品,利用小鼠开展了急性全身毒性试验,以50 m L/kg的给药剂量经口染毒浸提液后发现,所有试验组的小鼠精神状态良好,进食、饮水和排泄正常,体重和脏器指数与相应的阴性对照相比,均无显著差异。其次,分别以生理盐水和棉籽油为极性和非极性浸提介质浸提样品,利用豚鼠开展了致敏试验,浸提液在豚鼠颈部以皮内注射方式给药进行诱导,激发后观察注射部位皮肤情况。结果表明,三种样品的极性和非极性浸提液均未出现致敏反应。接着,用生理盐水和棉籽油的样品浸提液,经皮内注射新西兰兔背部皮肤后观察注射部位皮肤反应。结果显示,所有试验组的记分均低于1,表明均受试样品的浸提液无皮内刺激反应。最后,利用新西兰兔开展了热原试验,按10 m L/kg的给药剂量耳缘静脉注射样品的生理盐水浸提液,体温变化结果显示,义齿材料及义齿对新西兰兔无热原反应性。 本研究通过开展体外和体内毒性试验,对义齿材料及其制备的义齿进行了较为系统的生物相容性评价。综合结果表明,除了MTT和琼脂扩散法显示义齿材料和义齿JSAM-SLASH2-D有潜在的细胞毒性之外,其它体外和体内实验均表明该类义齿具有良好的生物相容性,具有进一步开发应用的潜力,义齿原料、3D打印机及打印工艺等可能是影响义齿的生物相容性的重要因素。为进一步验证义齿材料及其产品的安全性,还应当开展适当的长期毒性研究。本研究不仅是义齿材料的筛选和义齿制作工艺优化的依据,也为义齿类医疗器械的生物相容性评价体系的建立,以及毒理学试验方案的设计提供了参考。

关键词： 细菌感染   铁代谢   镓离子   抗菌   成骨  

摘要： 细菌感染是许多疾病的主要致病原因,也是外科手术中最常见的并发症之一;如,细菌感染在造血干细胞移植中很常见。在植入前阶段,细菌很容易粘附在移植物和手术设备的表面,继而形成细菌生物膜,由于生物膜的三大特性:杀菌剂难渗透、膜基质难解离、膜内细菌难灭杀,导致生物被膜的感染难以治疗。因此,预防医疗器械表面生物被膜的形成是解决细菌感染的首选策略之一。防污和抗菌涂层的构建可以很好地抑制生物膜地形成。然而,传统抗菌涂层存在一定不足,主要表现在:（1）涂层中的抗菌组分在使用过程中容易引发细菌耐药性;（2）涂层降解能力差且易对生物体产生毒性;（3）涂层功能单一,应用领域较为局限。 针对上述问题,首先对抗菌组分进行选择,将抗菌组分与不同材料表面有效地结合起来,进而建立多功能抗菌涂层。液态金属镓及其离子(镓离子(Ga3+))作为一种具有独特的抗菌机制且不易诱导细菌产生耐药性的抗菌剂而受到广泛关注。本论文基于Ga3+和亚甲基蓝（MB）的协同抗菌策略,设计合成一种镓基金属有机框架（Ga-MOF）并通过多巴胺（DA）的螯合作用制备成Ga-MOF涂层。该MOF还具有药物负载能力,将其与MB联用,两者通过协同作用有效提高了涂层对常见细菌的抗菌效率。除了独特的抗菌机制,Ga3+还具有促成骨的作用。在骨相关领域,植入物的表面改性备受关注,其中提高其表面骨整合和抗菌性能尤为重要。因此,我们在镁合金表面合成一种层状双金属氢氧化物涂层,通过调整合成工艺参数使涂层具有超亲水特性,提高了涂层的抗菌能力和耐腐蚀性。关于Ga3+在医疗器械表面的抗细菌性能研究,有助于克服不断产生的细菌耐药性问题,体现了本文的潜在应用价值。具体研究内容如下: 1.近年来,光动力疗法（PDT）经常被应用于细菌感染的治疗,但由于活性氧（ROS）的寿命短和距离短,单次PDT通常无法获得较高疗效。为此,我们提出通过合成的MIL-96（Ga）颗粒和DA之间的持续粘附形成增强PDT疗效的复合涂层。该涂层可以缓慢持续释放出Ga3+抑制细菌铁代谢并破坏其抗氧化系统和抑制其生长代谢;此外,该复合涂层在可见光照射下产生活性氧自由基（ROS）,对抗氧化系统失效的细菌产生极大的伤害。抗菌实验表明,在可见光照射5 min情况下,制备的复合涂层对革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性的大肠杆菌,均表现出超过99.9%的协同抗菌率。此外,成骨细胞的黏附与增殖实验结果证明复合涂层具有一定的促成骨特性。该协同抗菌复合涂层可以减少细菌耐药性的产生,并为设计安全、高效的协同抗菌材料提供新思路。 2.植入物的细菌感染会导致植入的失败及一些并发症的产生。镁及其合金因其生物降解性和合适的弹性模量而被选作植入物的材料。然而镁及其合金在体内的较快的降解速率及其表面的细菌附着限制了它的在植入物中的应用。为此,我们设计了一种超亲水镁/镓层状双氢氧化物（SH/Mg-Ga LDH）涂层。SH/Mg-Ga LDH涂层具有优异的超亲水性能,可防止细菌在镁合金表面的附着。此外,该涂层还具有优异的杀菌性能,对金黄色葡萄球菌（***）和大肠杆菌（***）的抑制率都超过99%。同时,该涂层还可以提高镁合金的耐腐蚀性。凝血和血小板黏附实验结果证实该涂层能够防止血栓的形成,为其应用于镁植入物的表面改性提供了可行性。因此,SH/Mg-Ga LDH涂层不仅可以提高镁合金的耐蚀性,而且为防止镁植入物表面细菌感染提供了良好的防护作用。

关键词： 镁合金   第二相颗粒   沉淀强化   有限元模拟   界面强度  

摘要： 镁合金作为一种轻质结构材料,具有高比强度和比刚度的优势,在航空航天、汽车和消费电子等行业有着广阔的应用前景。稀土元素的引入对镁合金的力学性能改善具有显著效果,而其中的第二相颗粒(Second-phase particles,简称SPPs)对材料性能的影响尤为重要。本研究旨在探究SPPs在镁合金中的沉淀强化效应,并通过建立具有SPPs特征的三维有限元模型,系统研究其对镁合金力学性能的影响。 在实验研究方面,采用光学显微镜和场发射扫描电子显微镜对Mg-1Gd合金的显微组织进行了观察和分析,通过纳米压痕试验和有限元反演分析法评估了基体的弹塑性行为,并建立了塑性本构方程。基于图像处理技术,对第二相颗粒的几何特征进行了识别,建立了代表性体积单元(Representative volume element,简称RVE)模型。 在数值模拟方面,本文采用了内聚力模型,研究了基体和颗粒之间的界面损伤对镁合金力学性能的影响,并用Mg-1Gd合金的实验结果对模拟结果进行了对比验证,确保了模型的准确性。利用标定的材料参数,对后续理想化模型进行了仿真分析,为深入研究提供了基础。本工作建立了颗粒分布、大小、取向、界面强度各不相同的有限元模型,重点探讨了几个因素(如SPPs分布、颗粒与晶粒尺寸比、柱状颗粒取向)对镁合金力学性能的影响。同时还研究了颗粒与基体之间的三种界面条件(完美结合和高、低强度结合)与几何因素的耦合作用。结果表明,与颗粒分布和尺寸因素相比,界面强度对沉淀强化的影响更大。具体来说,无论颗粒何种分布、颗粒与晶粒的尺寸比如何改变,界面条件为完美结合时总是具有最高的流动应力,而界面条件为低强度结合时总是具有最低的流动应力。相反,柱状颗粒在晶界处的取向对沉淀强化的影响大于界面强度的影响。具体而言,无论何种界面条件,相对于晶界垂直取向的强化效果强于平行取向。当SPPs均位于晶界时,强化效果较好,镁合金表现出较高的流动应力。然而,SPPs的高强化效应会导致镁合金较高的局部应力集中,可能导致镁合金的低塑性。 综上所述,本文通过确定Mg-1Gd合金的显微组织和力学性能,重点研究了界面强度和颗粒特性(颗粒分布、晶粒与颗粒尺寸比以及颗粒取向)对沉淀强化的综合影响,有助于更好地理解Mg-1Gd合金的力学性能,并为优化镁合金的设计和制备提供了重要参考。

关键词： 镁合金   AZ63-xGd铸造镁合金   热处理   显微组织   力学性能  

摘要： 轻量化材料在航空航天、汽车制造及3C产品等领域的应用前景广阔,而其中镁合金因其低密度、高比强度和比刚度等优势而格外受到高度关注。由于AZ（Mg-Al-Zn）系铸造镁合金具有良好的综合性能和加工性能,其研究开发已受到国内外的关注和重视。目前,在得到应用和研究的AZ系镁合金中,AZ63（Mg-6Al-3Zn-0.25Mn）镁合金被认为是一种有较大发展前途的铸造镁合金。然而,AZ63铸造镁合金在综合力学性能上与铸造铝合金和其他AZ系镁合金相比较为逊色,难以达到工业应用的高要求。众所周知,提高AZ系铸造镁合金的力学性能常用合金化和/或微合金化以及热处理等方式,而稀土元素尤其Gd的合金化和/或微合金的手段在近年来得到广泛的验证,成为提高镁合金性能的高效策略之一。然而,目前有关Gd合金化和/或微合金化改善AZ63铸造镁合金性能的研究并不充分。探索如何通过Gd合金化或微合金化再结合热处理提升AZ63铸造镁合金的综合性能,对开发高性能的新型AZ63铸造镁合金具有深远的理论与实践意义。 本文基于AZ63铸造镁合金已有的研究结果,采用光学金相显微镜（OM）、配备能量色散光谱仪（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热分析（DSC）、X射线衍射仪（XRD）观察和分析,并结合微观硬度测量及室温拉伸性能检测等方法,综合研究了AZ63-x Gd（x=0-1.5wt.%）试验镁合金铸态显微组织和力学性能,尤其针对Gd添加及其含量变化对第二相类型、形态及其分布等的影响进行探究,同时还对AZ63-x Gd（x=0-1.5wt.%）试验镁合金热处理后的显微组织和力学性能进行了研究。本文得到的主要研究结果如下:. 1)Gd添加及其含量变化对AZ63试验镁合金的铸态显微组织和力学性能影响较大。未添加Gd的AZ63试验合金的铸态组织主要由ɑ-Mg基体和网状β-Mg17Al12相组成。添加0.5-1.5wt.%Gd后,合金中形成了小尺寸的颗粒状Al2Gd相,同时合金的晶粒和网状β-Mg17Al12相被细化,其中以含1.0wt.%Gd合金的晶粒细化效果最为明显。此外,添加0.5-1.5wt.%Gd可有效改善AZ63试验合金的室温拉伸性能,在不同Gd含量合金中,以含1.0wt.%Gd合金的室温拉伸性能相对较佳,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190MPa、88MPa和8.1%。 2)固溶处理对AZ63-x Gd（x=0-1.5wt.%）试验镁合金的显微组织和力学性能存在一定影响。试验合金经400℃×20h固溶处理后,合金组织中的第二相基本上溶入基体,并且随着Gd含量从0wt.%增加到1.0wt.%,合金的固溶效果逐渐增加,进一步增加Gd含量到1.5wt.%后,固溶效果开始变得不明显。相应地,在不同Gd含量合金中,以AZ63-1.0Gd试验合金经400℃×16h固溶处理后展现出了相对较佳的室温拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到234MPa、97MPa和11.3%。 3)单级时效处理对AZ63-x Gd（x=0-1.5wt.%）试验镁合金的显微组织和力学性能有较大影响。试验合金经400℃×20h固溶+200℃×36h单级时效处理后,在晶内析出大量细小弥散的第二相,并且随着Gd含量从0wt.%增加到1.5wt.%,第二相连续析出的趋势增加,但相对较高的1.5wt.%Gd含量会导致出现少量析出相的团聚长大,从而使弥散强化效果降低。相应地,试验合金的室温拉伸性能随着Gd含量的增加呈先增加后降低趋势。总体而言,在不同Gd含量合金中,以AZ63-1.0Gd试验合金经400℃×20h固溶+200℃×36h单级处理后展现出了相对较佳的室温拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到252MPa、108MPa和6.7%。 4)双级时效处理对AZ63-1.0Gd试验镁合金的显微组织和室温力学性能有显著影响。相比单级时效,试验合金经400℃×20h固溶+250℃×8h+200℃×24h双级时效处理后,晶界上片层状非连续析出相间距均匀且数量增加,同时点状连续析出相数量增多且更弥散。相应地,试验合金经双级时效处理后展现出较单级时效更高的室温拉伸性能,试验合金经400℃×20h固溶+250℃×8h+200℃×24h双级时效处理后,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了268MPa、116MPa和6.0%。

关键词： Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金   正挤压-双向转角挤压   强韧化机制   摩擦磨损行为  

摘要： 镁合金作为最轻的商品化金属结构材料,因其比强度和刚度高、电磁屏蔽性能好、阻尼性能优异、易于回收再利用等优点,在航空航天、国防科技、交通运输等领域受到越来越多的关注。剧烈塑性变形(Severe Plastic deformation,SPD)过程中,稀土镁合金在累积应变作用下发生再结晶晶粒细化和第二相演化。在此过程中积累的大量变形位错将进一步提高强度,同时,细晶组织将有效提高塑性。本研究采用正挤压结合双向转角挤压的方法对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行了加工,并对其组织演变、强韧化机制以及摩擦磨损行为进行了系统研究。主要研究内容和结论如下: (1)通过Deform-3D软件模拟了具有不同转角通道的正挤压-双向转角挤压工艺过程对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在压应力和剪应力复合条件下的应力分布、应变分布等进行研究。随着挤压变形的进行,镁合金材料逐渐沿着挤压通道向挤压方向流动,且流速最大位置位于转角通道处。应变云图与金属流动云图一致,在转角处出现最大等效应变,剪切角的变化会影响结构内的剪切应变分布。 (2)在正挤压-双向转角挤压过程中,平均晶粒尺寸从初始变形区的138.7μm细化到变形后的37.2μm,再结晶的体积分数增加到57.3%。对于块状长周期有序堆垛相(LPSO),溶解、撕裂、扭结和断裂是协调变形的主要变形机制,破碎的块状LPSO相可以通过粒子激发形核(PSN)为再结晶提供成核位点,阻碍新晶界的迁移。对于层状LPSO相,主要的变形机制是弯曲、严重扭结。经过挤压变形后,合金的屈服强度、极限抗拉强度和延伸率从83MPa、168MPa、4.0%提高到165MPa、265MPa、6.3%。 (3)对变形完成后的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金分别在边部,中部和芯部进行取样观察,随着载荷的增大,平均摩擦系数随之降低;在载荷相同的情况下,平均摩擦系数的趋势和样品再结晶程度成正比。在摩擦磨损实验中,所有样品均发生氧化磨损和磨料磨损,低载荷下发生轻微的划痕和磨损痕迹,随着载荷增加,出现明显的表面剥落和脱落现象;实验中由于载荷和摩擦力的作用,LPSO相颗粒与镁基体间发生相对滑动或剪切,这种相互作用导致LPSO相颗粒剥离和表面颗粒脱落。在摩擦过程中,LPSO相颗粒会与镁基体之间发生相对滑动或剪切,从而导致LPSO相颗粒的剥离和表面的颗粒脱落。 本文选取Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行正挤压-双向转角挤压工艺,基于三向压应力和剪应力的强化效应,通过简单的工艺制造出相对较大的工件,提升金属材料整体性能,有望为今后变形镁合金的加工技术开辟新的道路。