AE42镁合金轧制成型研究

摘要

镁合金作为新型的结构材料已广泛地应用于汽车、航天航空、3C产品等领域。由于我国镁合金的轧制工艺的不成熟，所以镁合金板材的应用受到了严重的限制。本文将AE42稀土镁合金作为研究对象，主要研究AE42镁合金的热压缩及轧制变形行为。文主要采用OM、SEM及XRD对AE42镁合金铸态的显微组织及室温力学性能进行了研究。研究表明：AE42镁合金铸态组织中含有白色的α-Mg相，还存在大量呈体心正交晶体结构的呈块状、短棒状及针状相Al11RE3(或Al4RE)，该相沿晶界或跨晶界分布；另外还有少量呈立方Laves晶体结构的颗粒状Al2RE相，该相弥散分布于晶界处及晶粒内部。在室温下，铸态AE42镁合金的力学性能不高，ζb、ζs和δ分别为117.6MPa、53.2MPa和10.87％。
　　本研究主要内容包括：⑴对AE42镁合金进行400℃均匀化退火，12h的处理后，利用Gleeble-3500热力模拟仪对AE42镁合金进行不同变形温度和应变速率下的热压缩试验。结果表明，AE42镁合金的流变应力随着变形温度的降低而增加，随应变速率的升高而增加。其真应力-应变曲线的变化可分为加工硬化，流变软化和动态平衡三个阶段。在全部试验范围内，双曲正弦函数形式方程可以用来较好的描述变形温度、应变速率及真应力之间的本构关系。⑵对热压缩变形后的AE42镁合金进行显微组织观察后发现，在变形过程中，组织的变化包括孪晶、动态再结晶(DRX)及两种方式同时出现的混合组织。在应变速率一定时，随着变形温度的升高，孪晶数量逐渐减少直至消失，再结晶组织逐渐增多，晶粒尺寸逐渐长大。当变形温度一定时，随着应变速率的增大，再结晶组织逐渐增多且晶粒尺寸逐渐细化，部分变形晶粒沿45°方向被拉长，在拉长晶粒周围并伴随有孪晶组织出现。⑶利用真应变为0.5的应力值构建AE42镁合金的热加工图。从热加工图中可以得出：材料的可加工区域可分为两个部分，分别为：1) domain＃1：350-450℃/0.001s-1-0.5s-1，此区域内功率耗散效率较大，最高为28％，变形晶粒发生了完全的动态再结晶；2) domain＃2：275-375℃/0.001s-1-0.1s-1，此区域内功率耗散效率相对较小，最高为18％，晶粒发生了部分动态再结晶。功耗耗散系数随着动态再结晶程度和晶粒尺寸的增加而增加。而不可加工区域的范围为250-450℃/1s-1-10s-1，在该区域内可以观察到绝热剪切带和基体裂纹的出现，在材料的塑性加工过程中应尽量避免。⑷根据热加工图和实际的生产需要确定了 AE42镁合金的轧制工艺参数的范围，并分析了轧制变形量、轧制温度、轧制道次以及轧制方向对板材组织、织构和力学性能的影响。结果表明：增加轧制道次或者提高轧制温度均可以改善板材的表面质量；随着轧制变形量、轧制温度和轧制道次的增加，合金组织中孪晶数量减少，动态再结晶区域逐渐增加，再结晶晶粒的尺寸随轧制温度的升高而增加。⑸通过XRD分析研究了轧制变形过程中宏观织构的变化规律。经过轧制后的AE42镁合金板材在表面形成了{0002}基面强织构，表现出了明显的各向异性。而显微组织和宏观织构的变化严重影响了板材的室温力学性能，随着轧制道次的增加，宏观织构强度逐渐减弱；而随着轧制温度的升高，板材的宏观织构强度出现先增加后减小的变化规律。而改变板材的轧制方向可以得到晶粒尺寸细小均匀的等轴晶，并可以明显弱化板材的基面织构强度，减小板材的各向异性，提高板材的塑性变形能力。⑹综合对板材宏观形貌、显微组织、织构以及室温力学性能的分析，得到优化后AE42镁合金的轧制工艺参数：变形量75％，轧制温度为450℃，轧制道次为8道次，在该工艺参数下，板材的ζb、ζs和δ可分别达到235.57MPa、140.11MPa和16.08％，相比于铸态分别提高了97％、156％和39％。

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第1章 绪 论

1.1 镁及镁合金的特点及应用

1.2 稀土镁合金

1.3镁合金的热压缩变形行为

1.4 镁合金的轧制

1.5 镁合金的织构及其影响因素

1.6 本文研究背景及主要内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备及方法

2.3 微观组织分析测试方法

第3章 AE42镁合金铸态显微组织与力学性能

3.1 引言

3.2 AE42镁合金的铸态显微组织及室温力学性能研究

3.3本章小结

第4章 AE42镁合金的热变形行为及热加工图

4.1 引言

4.2 AE42镁合金的均匀化退火处理

4.3 AE42镁合金热变形后的宏观形貌

4.4 AE42镁合金的真应力-应变曲线

4.5 AE42镁合金材料的热压缩本构方程

4.6 AE42镁合金热加工图的建立

4.7热压缩变形过程中显微组织演变

4.8 本章小结

第5章 AE42镁合金轧制变形行为

5.1 引言

5.2 轧制变形量对AE42镁合金板材显微组织的影响

5.3 轧制道次对AE42镁合金板材显微组织及力学性能的影响

5.4 轧制温度对AE42镁合金板材显微组织及力学性能的影响

5.5 轧制方向对 AE42镁合金板材组织及性能的影响

5.6 小结

结论

参考文献

致谢

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