"工艺-组织-性能"模拟研究Mg-Gd-Y合金混晶组织

• 作者: 李少杰 金剑锋 宋宇豪 王明涛 唐帅 宗亚平 秦高梧
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 镁合金 混晶组织 力学性能 显微组织设计 有限元法
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research paper
• 页码范围: 114-128
• 页数: 15页
• 分类号: TG113.25
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2021.00222

摘要

以Mg-8Gd-3Y-0.5Zr (GW83K)镁合金为研究对象,探索通过调控混晶显微组织来提高其力学性能的途径.将具有混晶组织的合金抽象为一种不同尺寸的晶粒嵌入到晶界中的颗粒复合体模型,在该模型中基体相为晶界,不同的颗粒相是不同尺寸的晶粒;然后基于Taylor关系的非局部塑性理论修正不同粒子嵌入到基体后对基体性能的影响,建立具有混晶组织特征的有限元平面应变细观力学模型.采用该模型模拟了含有混晶组织的GW83K镁合金在拉伸条件下的应力-应变行为,模拟结果对比实验数据验证了模型的有效性.在此基础上,通过真实时空相场模拟出的不同退火工艺下的混晶组织作为力学模型的几何输入参数,建立"工艺参数-混晶组织-力学性能"之间的关系.模拟结果对比发现,具有混晶组织的GW83K镁合金强度随平均晶粒尺寸的变化符合Hall-Petch关系,粗晶含量和分布显著影响着合金的塑性,当合金在623 K下退火90 min后对应的混晶组织可在保持高强度的同时有效提升塑性,为混晶组织的设计提供了参考.