热变形对连续铸轧AZ31B镁合金微观组织及力学性能的影响

摘要

本文对均匀化后的连续铸轧AZ31B镁合金板坯进行了热压缩试验及热轧试验，并分别建立了AZ31B合金高温和低温的流变应力本构方程；并利用维氏硬度检测、光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、EBSD等技术对其性能，显微组织结构及孪生，动态再结晶行为进行了研究，结果表明：
　　 ⑴AZ31B镁合金高温压缩变形真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征，可用加工硬化、过渡、软化和稳态流变四个阶段加以描述。峰值应力随变形温度降低和应变速率增加而增大。变形温度为100℃且应变速率大于0.1s－1时试样发生宏观开裂；
　　 ⑵AZ31B合金高温和低温压缩变形流变行为可分别用双曲正弦函数修正的Arrhenius关系和Z参数描述，所求得本构方程分别为：低温(?)＝5.6288[sinh(0.029667σ)]45430 exp(－94352/RT)高温(?)＝5.7195×10′[sinh(0.029667σ)]2658 exp(－127524/RT)
　　 ⑶通过金相组织发现，AZ31B合金低温变形时以基面滑移和机械孪生为主，高温变形以位错滑移，交滑移及攀移为主；低温下动态再结晶机制为孪生诱导再结晶机制，而高温下则为连续动态再结晶机制；
　　 ⑷TEM观察发现低温变形时孪晶交截区内有大量的位错，且DRX核心在此形成，表明AZ31B镁合金低温孪生动态再结晶存在孪晶-孪晶交截形核的动态再结晶模式。
　　 ⑸热轧实验表明，AZ31B合金板坯具有良好的热轧性能：在375℃条件下热轧开坯，一道次压下量可高达60％。随着热轧变形量的增加，AZ31B合金板坯退火后的晶粒减小，当变形量为60％时，300℃退火1小时后晶粒尺寸仅为4.3μm。
　　 ⑹当晶粒尺寸较大时，小变形阶段，AZ31B合金的塑性变形机制主要为孪生机制。随着变形量的增加，孪晶数量逐渐减少，孪生机制逐渐让位与位错滑移机制；
　　 ⑺将变形60％的AZ31B合金于375℃退火30min，获得晶粒尺寸为8μm。再对其进行小变形，此时，主导变形机制为位错滑移。而将变形60％的AZ31B合金于460℃退火2小时使之与铸轧均匀化后晶粒尺寸相当，再将其热轧10％，组织再次出现大量孪晶，说明粗大晶粒容易发生孪生而小晶粒更易滑移变形。
　　 ⑻受{1012}孪生影响，小变形量时基面织构迅速减弱，而后，随着位错滑移逐渐增加，基面织构增强；变形量增加到50％时，基面织构出现向轧向延伸的趋势，说明此时已经发生了非基面位错的滑移。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 镁合金概述

1.1.1 镁及镁合金基本性能

1.1.2 镁合金在民用工业领域的应用

1.1.3 镁合金在军事工业领域的应用

1.2 镁合金的加工塑性特点

1.2.1 镁合金流动过程描述

1.2.2 镁合金的滑移变形

1.2.3 镁合金的孪生变形

1.2.4 镁合金的塑性变形机制

1.2.5 镁合金的细晶强化

1.3 镁合金的动态再结晶

1.3.1 镁合金动态再结晶研究进展

1.3.2 再结晶数学模型

1.4 镁合金的织构

1.5 本课题的研究目的与内容

第二章 材料制备与实验方法

2.1 材料制备

2.1.1 铸轧工艺流程

2.1.2 合金配料与熔炼

2.2 实验方法

2.2.1 热模拟试验

2.2.2 光学显微观察

2.2.3 织构分析

2.2.4 透射电镜(TEM)观察

2.2.5 维氏硬度测量

2.2.6 拉伸力学性能测量

第三章 AZ31B镁合金的热压缩变形特性研究

3.1 热压缩条件对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响

3.1.1 变形速率对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响

3.1.2 变形温度对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响

3.2 AZ31B镁合金流变应力方程的建立

3.2.1 指数关系和幂指数关系温度范围的确定

3.2.2 合金变形常数的求解

3.2.3 AZ31B镁合金变形本构方程的建立

3.3 热压缩变形对AZ31B合金性能及组织结构的影响

3.3.1 热压缩条件对AZ31B合金金相组织结构的影响

3.3.2 热压缩条件对AZ31B合金力学性能的影响

3.4 AZ31B镁合金低温压缩变形机制

3.4.1 金相显微分析

3.4.2 TEM观察

3.4.3 AZ31B合金低温动态再结晶机制

3.5 本章小结

第四章 AZ31B镁合金板坯的热轧变形

4.1 热轧试验

4.2 热轧金相组织分析

4.3 热轧板材拉伸力学性能

4.4 分析与讨论

4.4.1 织构测量

4.4.2 孪生模式EBSD分析

4.4.3 动态再结晶TEM分析

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间获得主要成果