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准晶增强的Mg-Zn-Al-(Y)合金热压缩变形行为


× 47 ? 2011 § 12

× 12 × 1520—1526 ¨

Vol.47 ACTA METALLURGICA SINICA

No.12

Dec. 2011 pp.1520–1526

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1) 2)

Mg–Zn–Al–(Y)

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0412?1961(2011)12?1520?07

HOT COMPRESSION DEFORMATION BEHAVIOR OF Mg– Zn–Al–(Y) ALLOYS REINFORCED WITH QUASICRYSTAL
TONG Jian
1,2)

, HUANG Hua

1,2)

, YUAN Guangyin

1,2)

, DING Wenjiang

1,2)

1) Light Alloy Net Forming National Engineering Research Center, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240 2) The State Key Laboratory of Metal Matrix Composite, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240 Correspondent: YUAN Guangyin, professor, Tel: (021)34203051, E-mail: gyyuan@sjtu.edu.cn

Supported by National Natural Science Foundation of China (No.51174136), Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (No.20100073110004) and Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (No.10JC1407400)
Manuscript received 2011–06–17, in revised form 2011–10–15

ABSTRACT Quasicrystal phase o?ers a good combination of strength and ductility due to the strong interface between the quasicrystal phase and the Mg–matrix. Hot compression tests of Mg–Zn–Al–(Y) based alloys reinforced with quasicrystal were performed on Gleeble–1500 thermal simulation machine and strain rates ranged from 0.0015 s?1 to 1.5 s?1 . at a constant deformation temperature of 230 Microstructure evolution of hot–compressed Mg–Zn–Al–(Y) alloys and the relationship between ?ow stress and strain rate were studied. XRD and SAED results show that the microstructures of as–cast Mg–8Zn–4Al (ZA84) and Mg–8Zn–4Al–0.5Y (ZAY8405) are composed of icosahedral quasicrystal phase and α-Mg matrix. The quasicrystals in ZA84 and ZAY8405 alloys have a stoichiometric composition of Mg38 Zn43 Al19 and Mg51 Zn30 Al19 respectively. Dynamic recrystalization (DRX) take place during hot compression and the ?ow stress increases when increasing the strain rate at a constant compression temperature, which can be represented by the Power Exponential Equation. Deformation twinning and dynamic recrystalization are easier to take place in ZAY8405 alloys due to the re?ned and dispersed quasicrystal phase with Y addition. KEY WORDS Mg–Zn–Al–(Y) alloy, icosahedral quasicrystal, hot compression deformation, dynamic recrystalization

?

*

DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00372

? ? × ? 51174136, ? ? ? ? ? 20100073110004 ??? ?????? ? : 2011–10–15 ?? : 2011–06–17, ? : ?, ?, 1985 ¨?, ? ?

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10JC1407400

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× 12

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1521

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. 2 2.1 Mg–Zn–Al–(Y) 1 . ZA84 ZAY8405 , ZA84 , 0.5%Y , ZAY8405 ( , 1a). ( ZA84 IPP , ZA84 1b). ZAY8405

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1

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× 47 ?

2.2

1

? ZA84 ? ZAY8405 ? ? × ?

Fig.1 Optical microstructures of as–cast ZA84 (a) and ZAY8405 (b) alloys

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Mg–Zn–Al–(Y) ZA84 ZAY8405

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, ε=0.0015 s?1 ˙

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Table 1 EDS results of as–cast ZA84 and ZAY8405 alloys in Fig.2 (atomic fraction, %) Element A(I–Phase) B(Matrix) C(I–Phase) D(Interface) Mg Zn Al Y 37.84 43.15 19.01 0.00 93.12 3.87 2.97 0.04 51.02 30.16 18.82 0.00 69.74 15.89 14.24 0.13

Note: I–Phase—icosahedral phase

ZA84 ZA8405 TEM SAED Fig.2 TEM images of as–cast ZA84 (a) and ZAY8405 (b) alloys (SAED patterns show the quasicrystalline phase in each alloy)

2

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3

? ZA84 ? ZAY8405 ? ? XRD

Fig.3 XRD patterns of as–cast ZA84 and ZAY8405 alloys

× 12

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1523

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4

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Fig.4 Optical microstructures of ZA84 (a, c, e) and ZAY8405 (b, d, f) alloys deformed at 230 0.0015 s?1 to ε=20% (a, b), ε=40% (c, d) and ε=60% (e, f)

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? and ε= ˙ ? ?

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2.3

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Mg–Zn–Al–(Y)

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, ZA84 ZAY8405 0.0015—1.5 s?1

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Mg–Zn–Al–(Y)

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5

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Fig.5 True stress–true strain curves of ZA84 (a) and ZAY8405 (b) alloys at di?erent strain rates (ε = 80%)

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ZA84

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6 ZA84, ZAY8405

Fig.6 Peak stress of ZA84, ZAY8405 and AZ31 alloys at di?erent strain rates

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? AZ31 ? °

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2.5 Mg–Zn–Al–(Y)

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ε = A2 σ n exp[?Q/(RT )] ˙

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ε = A3 exp(βσ)exp[?Q/(RT )] ˙

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ln ε = lnA1 ? Q/(RT ) + nsinh(ασ) ˙ ln ε = lnA2 ? Q/(RT ) + nln σ ˙ ln ε = lnA3 ? Q/(RT ) + βσ ˙ σ ? ln ε ˙ (6) (7)

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(8)

7

ZA84

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Fig.7 Relationships between strain rate and peak stress of ZA84 and ZAY8405 alloys at 230 (a) σ ? ln ε ˙ (b) ln σ ? ln ε ˙ (c) sinh(ασ) ? ln ε ˙

σ = 13.477ln ε + 194.978 ˙

(11) (12)

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σ = 14.620ln ε + 202.561 ˙ (11) (12) dσ = 13.477/ε ˙ dε ˙ dσ = 14.620/ε ˙ dε ˙

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(13) (14)

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(9) (10)

ε = 9.6105 × 10?7 exp(0.0684σ) ˙

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(13)

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3 (1) ZA84 ZA8405 Y , Mg51 Zn30 Al19 ,

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ZA84

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ZA84

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