AM30镁合金显微组织与热变形行为研究

摘要

镁及镁合金作为最轻的金属结构材料之一，具有阻尼减震性能好、导热性能优越，电磁屏蔽性能好，易于回收等特点，因而受到人们的极大关注，被誉为21世纪的“绿色金属结构材料”。但对于铸态镁合金来说，铸锭组织中不可避免会存在组织和成分的不均匀。
　　这种不均匀性具体表现为：
　　1、出现非平衡第二相和过多的剩余相，形成枝晶网状组织；
　　2、合金元素在Mg基体中的溶解度超过饱和浓度，形成过饱和固溶体；
　　3、Mg基固溶体成分不均匀，出现晶内偏析或枝晶偏析。为了消除这种不均匀性，本课题采用均匀化退火处理来改善铸锭的质量。
　　本文研究了不同均匀化条件得到的AM30镁合金的显微组织，对所有金相试样进行了显微硬度实验，得出了各种工艺条件下材料的显微硬度值随时间和温度变化的关系曲线，对均匀化的两个重要参数温度和时间进行了详细的探讨，并尝试采用求显微硬度分布值方差大小的方法来判断热处理后合金的均匀化程度。通过扫描电镜和能谱实验，定性研究了AM30镁合金主要合金元素在合金中的分布规律；利用X射线衍射图谱获得合金在铸态和均匀化过程中物相的变化规律，同样也是一种判断镁合金第二相溶解及均匀化效果的有效手段；根据实验结果和实际生产的要求，得出AM30镁合金最佳均匀化退火工艺为430℃?8h。
　　在 Gleeble-1500D热模拟仪上，对AM30镁合金在变形温度为523k?673k和应变速率为0.001s-1?0.1s-1条件下进行热压缩实验，得到了不同条件下的真应力-应变曲线，根据这些曲线计算出该合金的应力硬化指数为6.2，热激活能为134 kJ/mol，并对流变应力与变形温度和应变速率的关系进行了分析。结果表明，该合金热压缩变形的流变应力受变形温度和应变速率的影响较大，流变应力随应变速率的增加而增加，随变形温度的增加而减小，同时得出该合金比较适合的热变形温度为573k~623k，应变速率为0.001s-1~0.1s-1，以低温及高应变速率为宜。
　　根据 AM30镁合金热模拟实验的结果及 AZ31合金的成熟挤压工艺对AM30镁合金进行挤压实验，对其挤压管材进行固溶及时效热处理，得出挤压管材的显微硬度与固溶及时效时间的关系，根据挤压实验结果和显微硬度与固溶及时效时间的关系研究了该合金的强化效果。结果表明该合金经固溶及时效处理后，硬度增加不明显，不能通过固溶及时效热处理来显著提高其性能。

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目录

1 绪 论

1.1 镁及镁的性质与用途

1.2 镁合金的分类及合金元素

1.3 镁合金的发展历史及应用现状

1.4 Mg-Al系镁合金的应用及研究现状

1.5 枝晶研究的发展现状

1.6 镁及镁合金动态再结晶机制

1.7 AM30镁合金的优越性

1.8 课题研究内容

1.9 课题的背景和意义

2 实验过程及方法

2.1 实验材料及取样方法

2.2 均匀化退火实验

2.3 金相实验

2.4 硬度测试实验

2.5 扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)实验

2.6 X-射线衍射分析

2.7 热模拟实验

2.8 固溶及时效实验

3 实验结果与分析

3.1 铸态组织观察

3.2 均匀化退火组织观察

3.3 硬度测试实验结果及分析

3.4 扫描电镜结合能谱实验结果及分析

3.5 X-射线衍射实验结果及分析

3.6 热模拟实验结果及分析

3.7 挤压实验及力学性能测试

3.8 挤压管材的固溶及时效处理

4 结 论

致谢

参考文献

附 录