AZ91镁合金均匀化处理及板材低温挤压研究

摘要

镁合金板材由于具有密度低、强度高、韧性好等优良的机械性能，在航空航天领域的结构件中展现出极大的优越性。本文研究了铸态镁合金的均匀化处理及热稳定性，并通过低温挤压制备了AZ91镁合金板材，揭示了挤压塑性变形对镁合金组织演变和力学性能的影响规律，分析了析出相与强化机制之间的关系，为下一步板材轧制的二次塑性变形提供一定的理论和实践基础。
　　本文以AZ91镁合金铸态棒坯为原材料，制定出如下的工艺流程：均匀化处理铸态棒坯、热稳定性研究、板材挤压实验，主要对材料进行显微组织、力学性能及物相的分析。首先通过均匀化处理消除枝晶偏析和粗大的第二相，然后通过热稳定性实验获取棒坯的合理的塑性加工温度范围，最后通过挤压工艺制备AZ91镁合金板材，获得典型的镁合金板材挤压工艺路线。
　　结果表明：原始铸态AZ91镁合金棒坯经410℃×12h的均匀化处理后，晶界处的第二相枝晶偏析基本消除，以均匀的层片状存在于基体中，力学性能得到改善，抗拉强度由120.33MPa增加到188.59MPa，伸长率由3.92％增加到5.91%。原始铸态试样的断口表现为较强的脆性断裂倾向，均匀化处理以后为韧脆混合断裂。均匀化处理后的铸态镁合金强化机制为第二相强化。
　　对挤压板材进行EBSD分析：随着挤压温度的升高，晶粒尺寸变大，大于15°的大角度晶界比例上升；挤压板材的丝织构具有明显的择优取向，主要沿{0001}∥TD方向。
　　由XRD衍射图谱可知，AZ91镁合金挤压板材主要由基体α-Mg和β-Mg17Al12析出相组成，但是对100℃的挤压板材进行EDS分析发现板材基体中夹杂着Mn-Al相、Al-Si相和Mg-Si相。基体中夹杂相在变形过程中容易成为裂纹源，这也是100℃板材室温拉伸实验伸长率较低的原因。
　　通过板材低温挤压得到两种比较典型的挤压工艺方案：室温挤压时抗拉强度为326.84MPa，伸长率为18.12%；200℃挤压时抗拉强度为326.20MPa，伸长率为19.68%。低温挤压板材主要依靠孪生来诱导塑性，断裂方式为韧性断裂。强化机制主要是细晶强化及晶内弥散分布的点状第二相强化。

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第1章 绪 论

1.1概述

1.2镁合金特点及应用

1.3国内外研究现状

1.4镁合金板材成形工艺

1.5研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1实验材料

2.2实验所需设备

2.3实验分析内容及分析方法

第3章 铸态AZ91镁合金均匀化处理

3.1均匀化处理工艺

3.2均匀化处理前后显微组织分析

3.3均匀化处理前后力学性能分析

3.4析出相及其强化机制分析

3.5本章小结

第4章 铸态AZ91镁合金热稳定性研究

4.1热稳定性工艺

4.2金相组织分析

4.3力学性能分析

4.4本章小结

第5章 AZ91镁合金板材低温挤压

5.1挤压工艺

5.2挤压板材组织性能分析

5.3挤压板材EBSD分析

5.4析出相及其强化机制分析

5.5不同状态的镁合金室温拉伸性能对比

5.6本章小结

结论

参考文献

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致谢