AZ31板、5052板及其复合板的力学性能实验研究

摘要

镁及镁合金的耐腐蚀性和耐磨性差，限制了其在多个领域的广泛应用。相比之下，铝及铝合金一般都具有非常好的耐腐蚀性能和较好的塑性，特别是它的可修饰性、可修复性好，因此，若能在镁合金的表面包覆一层具有耐蚀性好的铝合金，通过轧制形成金属层状复合材料，这等同于在保护镁合金不被腐蚀的同时又能发挥镁合金比强度和比刚度高等诸多优点。镁基层状复合板已得到国内外研究者的认可，但研究工作主要集中在镁基层状复合材料的制备与性能表征方面，有关该类复合板的成形性能及冲压成形方面的研究尚未深入展开。
　　 本文通过热轧复合制备了5052/AZ31/5052镁铝复合板，选用最佳轧制工艺为:第一道次轧制温度为360℃，压下量为48.57％，第二、三、四道次的轧制温度均为380℃，压下量分别为22.22％、14.29％、16.67％，采用交叉轧制，目的是改善复合板的各向异性。对镁铝复合板进行退火处理研究发现:在温度200℃下保温1小时后空冷，复合板结合层界面没有新相生成，复合板镁合金基体晶粒尺寸最小，组织也最均匀，复合板的综合性能达到最好:断后伸长率达到23.9％、屈强比σs/σb也最小，为0.839。
　　 论文对实验用材料AZ31板、热轧AZ31板、5052退火板和制备的5052/AZ31/5052镁铝复合板进行了室温单向拉伸实验，比对分析了其之间的屈服强度、屈强比、断后延伸率、应变硬化指数n和塑性应变比r等力学性能，为镁铝复合板冲压成形及工业应用提供理论依据及实验数据。对AZ31镁合金单板和热轧后的AZ31镁合金板进行室温力学性能实验研究，以此作为镁铝复合板性能参照基础，为通过改善复合板轧制制备工艺来改善镁铝复合板性能提供条件。还对镁铝复合板进行了热拉伸实验，以此探索镁铝复合板对温度的敏感性，为后续的热态成形实验提供实验数据。
　　 论文还对热拉伸实验夹具进行了改进设计，使得实验数据更准确、可靠。
　　 研究结果表明:AZ31镁合金板材经交叉轧制退火后，屈服强度大幅提高，屈强比增大，但塑性得到了很大的改善，各向异性减弱，且比轧制前的AZ31板材n值、r值将近提高了一倍，即成形性能有所提高。轧制后的镁铝复合板的屈服强度和屈强比均比轧制后的AZ31镁合金板材要低，断后延伸率要好，而其应变硬化指数n和塑性应变比r均比热轧后的AZ31镁合金板材低，即成形性能要稍低。镁铝复合板在120℃拉伸时，比常温拉伸时断后延伸率提高了将近一倍，但强度却降低了一半，综合性能降低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 镁合金概述

1．1．1 镁及镁合金的特性

1．1．2 镁合金的应用发展趋势

1．2 镁及镁合金腐蚀与防护

1．2．1 镁及镁合金的腐蚀

1．2．2 镁及镁合金的防护

1．3 轧制复合板的研究现状

1．3．1 轧制复合的实验研究现状

1．3．2 轧制复合的性能研究现状

1．4 镁铝叠层复合材料的研究现状

1．5 本课题的研究目的与主要内容

第二章 实验方法与设备

2．1 镁合金单板和镁铝复合板的轧制制备实验

2．2 镁铝复合板和单板的热处理实验

2．3 金相组织观察

2．4 镁铝复合板和单板的室温拉伸实验

2．5 镁铝复合板的热拉伸实验

第三章 复合板的制备

3．1 镁铝复合板的轧制工艺

3．1．1 实验材料

3．1．2 轧制过程

3．2 AZ31镁合金单板热轧工艺

3．3 镁铝复合板的退火工艺研究

3．3．1 退火温度对镁铝复合板结合界面组织的影响

3．3．2 退火温度对镁铝复合板镁合金基体组织的影响

3．3．3 退火温度对镁铝复合板室温力学性能的影响

3．4 小结

第四章 镁铝复合板的力学性能实验研究

4．1 夹具方案改进与设计

4．1．1 试验中夹具的现况分析

4．1．2 夹具改进与设计

4．2 实验结果

4．2．1 AZ31镁合金单板室温拉伸实验

4．2．2 热轧AZ31镁合金单板室温拉伸实验

4．2．3 5052铝合金单板退火后室温拉伸实验

4．2．4 镁铝复合板室温拉伸实验

4．2．5 镁铝复合板热拉伸实验

4．3 实验结果讨论与分析

4．3．1 镁铝复合板室温下力学性能

4．3．2 温度对镁铝复合板力学性能的影响

4．4 小结

第五章 镁铝复合板应变硬化指数和塑性应变比研究

5．1 n值、r值与成形性能的关系

5．2 实验结果讨论与分析

5．2．1 应变硬化指数n

5．2．2 塑性应变比r与制耳参数△r

5．3 n值的几种计算方法的比较

5．3．1 n值的几种不同计算方法介绍

5．3．2 n值几种不同计算方法结果与分析

5．4 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文