AZ31镁合金挤压-轧制薄板组织及性能的研究

摘要

镁合金板材在航空航天、汽车、3C等领域都有着十分广泛的应用前景。但由于镁合金室温塑性差，传统的轧制必须在较高温度下进行，而且轧制工序很长，导致生产周期过长，成品率低，成本高。本论文采用挤压-轧制方法制备AZ31镁合金薄板，并评价利用挤压-轧制方法制备的AZ31镁合金薄板的组织、性能等。 通过实验确定了合适的AZ31镁合金薄板宽展挤压和后续热处理、轧制工艺条件，并采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、金相（OM）、室温拉伸等实验手段详细研究了挤压薄板的微观组织、织构及力学性能，并从镁合金变形机制入手详细讨论织构对板材力学性能的影响。研究结果表明： （1）通过实验确定的挤压工艺条件为：铸锭（Ф90mm）加热温度380℃，挤压筒加热温度250℃，挤压比为42.4，挤压速率2 mm/s。采用上述挤压条件，成功制备出厚度1.5mm，宽度100mm的挤压薄板。 （2）挤压薄板主要有{0002}<1010>和{1010}<1120>两种织构组分；板面内力学各向异性明显，沿挤压方向屈服强度最高达到200.4MPa，是因为此种取向基面滑移和{1012}锥面孪生均不能开动，是织构强化的结果；与挤压方向呈45°方向延伸率最高达19.0％，是因为具有{1010}<1120>织构组分晶粒的基面滑移开动；与挤压方向呈90°方向屈服强度最低仅为挤压方向相应值的一半左右，是由于具有{1010）<1120>织构组分晶粒发生了{1012}锥面孪生。 （3）挤压薄板经450℃，3h退火之后，平均晶粒尺寸从37μm长大到45μm，{0002}<1010>和{1010}<1120>两种织构组分强度也明显增加。挤压薄板在400℃经30％压下量热轧1道次之后，{1010}<1120>织构组分消失，{0002}<1010>织构组分强度明显下降，这主要归因于在热轧过程中发生了旋转动态再结晶。另外，经过55％压下量热轧1道次加200℃退火1h的试样平均晶粒尺寸小于5μm。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2镁及镁合金的结构与性能特征

1.2.1晶体特性

1.2.2物理性能

1.2.3化学性能

1.2.4力学性能

1.3镁合金塑性变形理论概述

1.3.1镁合金的滑移变形机制

1.3.2镁合金的孪生变形机制

1.4镁合金的织构

1.4.1织构的表示方法

1.4.2镁合金织构的形成机理

1.4.3织构对镁合金力学性能的影响

1.5宽展挤压概述

1.5.1宽展挤压原理及变形特征

1.5.2宽展模主要设计参数

1.5.3宽展挤压过程中金属流动规律

1.6本论文研究的主要内容

第二章实验材料及方法

2.1实验方案

2.2实验材料

2.3实验方法

2.3.1金相组织观察

2.3.2透射电镜观察

2.3.3反极图的测绘

2.3.4室温拉伸力学性能测试

第三章挤压薄板的制备及其组织、性能研究

3.1挤压薄板的制备

3.1.1 AZ31镁合金半连续铸锭的微观组织

3.1.2挤压工艺的研究和确定

3.2挤压薄板的微观组织及织构

3.2.1挤压薄板的微观组织

3.2.2挤压薄板的织构

3.3挤压薄板的室温拉伸力学性能及力学各向异性

3.3.1挤压薄板的室温拉伸力学性能及拉伸后的组织形貌

3.3.2板面内力学各向异性与织构之间的关系

3.4退火对挤压薄板组织及性能的影响

3.4.1退火对挤压薄板微观组织的影响

3.4.2退火对挤压薄板织构的影响

3.4.3退火对挤压薄板力学性能的影响

3.5挤压薄板在后续轧制过程中的组织及性能演变

3.5.1轧制过程中的微观组织演变

3.5.2轧制前后板材织构的变化

3.5.3薄板轧制之后的室温拉伸力学性能

3.5.4薄板轧制前后织构变化与变形机制间的关系

3.6不同退火工艺条件对板材组织及力学性能的影响

3.6.1退火对板材微观组织的影响

3.6.2薄板热轧前后力学性能对比

第四章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间公开发表的学术论文