AZ31镁合金新型挤压变形时组织性能与工艺的研究

摘要

镁及其合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点。但是由于镁合金是密排六方结构,可开动的滑移系比面心立方和体心立方金属的少,使得镁合金的室温塑性较低,降低了成形能力,大大限制了变形镁合金的推广应用。目前对于变形镁合金的研究大多集中于挤压和轧制这两种变形方式。本课题将结合变形镁合金的特点,通过两种新型的挤压变形方式挤压AZ31镁合金,即变通道角挤压与双向挤压,来研究这两种挤压方式以及挤压温度对挤压件微观组织和性能的影响。本次挤压实验挤压比分别为4和4.5,挤压温度为250℃、300℃、350℃、400℃、450℃,分别挤压出5个试样,观察了各个试样的微观组织,并进行了硬度测试,以及成形样压缩和拉伸实验。经研究表明:
　　(1)挤压前后组织细化明显,沿挤压方向具有明显的流线组织;
　　(2)AZ31镁合金在这两种挤压方式下以滑移塑性变形为主;
　　(3)挤压过程中发生动态再结晶,挤压温度是影响挤压过程动态再结晶的重要因素,随着挤压温度升高,挤压件再结晶晶粒增大;
　　(4)挤压后挤压制品有较高的显微硬度和良好的力学性能,其抗压强度和比传统挤压棒材抗压强度大得多,而其压缩率并无降低,伸长率有所提高。说明这两种挤压方式有其优点,在今后研究中,可以优化模具参数及工艺参数,挤压出性能更优良的成品。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 概述

1.2 镁及镁合金的性能及应用

1.2.1 镁及镁合金的性能

1.2.2 镁及镁合金的应用

1.3 变形镁合金研究

1.3.1 变形镁合金的发展现状

1.3.2 变形镁合金的性能

1.3.3 变形镁合金的分类

1.4 镁合金的塑性成形

1.4.1 室温下镁合金塑性变形特征

1.4.2 镁合金塑性成形理论

1.4.3 改善镁合金塑性的基本途径

1.5 AZ31 镁合金

1.5.1 AZ31 镁合金概述

1.5.2 AZ31 镁合金的室温力学性能

1.6 挤压

1.6.1 挤压概述

1.6.2 镁合金挤压工艺

1.6.3 镁合金挤压制品的组织与性能

1.7 动态再结晶概述

1.7.1 动态再结晶现象

1.7.2 动态再结晶意义

1.7.3 动态再结晶的影响因素

1.7.4 动态再结晶的形核机制

1.8 课题的目的和意义

1.9 课题的主要研究内容

2 实验内容

2.1 实验方案

2.2 实验原材料

2.3 挤压模具示意图

2.4 挤压变形实验

2.5 金相观察实验

2.6 显微硬度测定实验

2.7 晶粒尺寸测量

2.8 力学性能实验

3 实验结果

3.1 金相组织观察

3.1.1 变通道角挤压制品组织演变

3.1.2 双向挤压制品

3.2 显微硬度测试分析

3.2.1 变通道角挤压

3.2.2 双向挤压

3.3 力学性能测试结果

3.3.1 变通道角挤压

3.3.2 双向挤压

4 分析与讨论

4.1 AZ31 镁合金的变形特征

4.1.1 挤压对微观组织的影响

4.1.2 变形温度对镁及镁合金塑性变形的影响

4.2 挤压对室温力学性能的影响

4.2.1 拉伸性能

4.2.2 压缩性能

4.3 再结晶动力学

4.3.1 再结晶激活能

4.3.2 再结晶晶粒尺寸的影响因素

4.4 动态再结晶

4.4.1 挤压温度对镁合金动态再结晶的影响

4.5 变通道角与双向挤压初步研究

5 结论

致谢

参考文献

附录