1、對(duì)于多數(shù)工業(yè)鎂合金，由于其物性與熱力學(xué)因素的限制，采用快速凝固技術(shù)無(wú)法獲得納米晶、甚至亞微米晶組織，為此本文提出一種氫化-脫氫制備納米晶鎂合金粉末及固結(jié)的新工藝，其原理是：機(jī)械力驅(qū)動(dòng)鎂合金粉末的氫化反應(yīng)制備納米晶氫化態(tài)鎂合金粉末，再利用真空脫氫獲得納米晶鎂合金粉末，最后通過擠壓和軋制完成納米晶鎂合金粉末體的塑性變形固結(jié)。
　　研究了機(jī)械力驅(qū)動(dòng)下鎂及鎂合金粉末的氫化反應(yīng)機(jī)理與組織結(jié)構(gòu)演變，發(fā)現(xiàn)其氫化反應(yīng)過程分為“緩慢-快速-飽和”三

2、個(gè)階段，確立了室溫氫氣氛下機(jī)械球磨制備晶粒尺寸為10nm左右的納米晶氫化態(tài)鎂及鎂合金粉末的新工藝，分析了合金元素在氫化過程中所起的作用，計(jì)算了氫化過程的熱力學(xué)，發(fā)現(xiàn)氫化反應(yīng)率滿足Avrami-Erofeev方程：α=1-exp(-ktn)，對(duì)氫化反應(yīng)級(jí)數(shù)n值、反應(yīng)速率常數(shù) k值和激活能進(jìn)行了探討。通過研究氬氣氛下機(jī)械球磨鎂合金粉末的組織結(jié)構(gòu)演變，發(fā)現(xiàn)氫氣氛下機(jī)械球磨鎂合金粉末對(duì)晶粒細(xì)化具有顯著優(yōu)點(diǎn)：相同球磨工藝條件下，充氫球磨13h可以

3、形成納米晶組織(晶粒尺寸為10nm)，而充氬球磨80h才剛剛形成納米晶組織(晶粒尺寸85nm)，同時(shí)充氫球磨還能有效避免球磨過程的氧化。
　　研究了納米晶氫化態(tài)鎂及鎂合金粉末的脫氫熱力學(xué)，發(fā)現(xiàn)其脫氫反應(yīng)率滿足Johnson-Mehl-Avrami方程：α=1-exp(-kt)n，對(duì)脫氫反應(yīng)級(jí)數(shù)n值、反應(yīng)速率常數(shù) k值和激活能進(jìn)行了探討。揭示了納米晶氫化態(tài)鎂及鎂合金粉末不同溫度下所需的脫氫時(shí)間及所獲得的脫氫態(tài)鎂及鎂合金粉末晶粒尺寸與

4、脫氫溫度的關(guān)系，制備了晶粒尺寸為20nm左右的納米晶鎂及鎂合金粉末。
　　提出真空脫氫-原位熱壓新方法，采用此方法制備出晶粒尺寸為40nm左右的納米晶AZ31鎂合金，其室溫壓縮屈服強(qiáng)度為480MPa。研究了納米晶鎂合金的組織熱穩(wěn)定性，揭示了納米晶鎂合金晶粒生長(zhǎng)滿足動(dòng)力學(xué)方程：D5-D05=kt，計(jì)算了納米晶鎂合金晶粒生長(zhǎng)激活能。納米晶鎂合金退火前后的壓縮屈服強(qiáng)度均滿足細(xì)晶強(qiáng)化的Hall-Petch關(guān)系式：σ＝σ0+k·d-1/2，

5、即材料的晶粒越小壓縮屈服強(qiáng)度越大。
　　采用真空包套擠壓對(duì)納米晶鎂合金粉末體進(jìn)行塑性變形固結(jié)，制備出晶粒尺寸800nm左右的AZ31鎂合金擠壓棒材，室溫拉伸屈服強(qiáng)度為400MPa。對(duì)AZ31鎂合金擠壓棒材進(jìn)行再軋制，獲得晶粒尺寸為600nm左右的AZ31鎂合金軋制板材，室溫拉伸屈服強(qiáng)度為450MPa，延伸率達(dá)到15％。納米晶AZ31鎂合金粉末擠壓棒材再軋制后在溫度為210℃和應(yīng)變速率5×10-4s-1時(shí)出現(xiàn)超塑性，延伸率達(dá)到227