AZ31镁合金热变形和退火的显微组织及织构的研究

摘要

AZ31镁合金具有良好的延展率和中等高强度等一系列的优良性能，在汽车工业、通讯电子业等领域得到了日益广泛的应用。但是镁合金的塑性变形由于受滑移系限制，变形后容易产生力学性能各向异性，这是产生强烈的变形织构造成的。如何解决这一问题，提高其工艺塑性，改善镁合金加工成型性能，是它能否得到更广泛应用的一个关键因素。 本文以AZ31镁合金为研究对象，对其实施不同条件的变形和退火实验，通过金相观察、SEM和TEM观察、X射线衍射等实验手段，比较不同条件变形和退火对镁合金显微组织和织构的影响，初步探讨镁合金变形和退火过程中织构的变化规律及显微组织演变。 对经过单向挤压预变形的AZ31镁合金进行锻造的实验结果表明：锻造组织不均匀；在锻造中产生的{(-1)2(-1)7}、{(-1)2(-1)4}、{01(-1)5}等面织构的强度值随着形变量不同发生波动，并且始终存在较强的面织构。强的面织构将增加镁合金的各向异性，不利于改善镁合金的塑性变形能力和力学性能。 AZ31镁合金在不同条件下挤压变形的组织观察表明：AZ31镁合金在258℃挤压变形时容易发生动态再结晶；随着形变量增大，平均晶粒尺寸减小，组织趋于均匀，当挤压比为25时能得到平均晶粒尺寸为7.3μm的均匀组织，为改善镁合金的塑性变形能力提供有利的组织条件。当形变量相同时，AZ31镁合金在162℃挤压变形得到混晶组织，有Mg17Al12和MnAl相析出；258℃挤压变形时Mg17Al12析出相少，没有析出MnAl相；320℃挤压变形时析出物较少。X射线衍射分析结果表明：AZ31镁合金变形初期形成典型的{0001}纤维织构，随着形变量增大，动态再结晶过程产生{02(-2)1}、{12(-3)(-1)}再结晶织构，使织构的漫散度变大，变形和动态再结晶的共同作用使变形织构和再结晶织构均不能得到充分发展。当挤压比为16时AZ31镁合金中变形织构{01(-1)0}和再结晶织构{02(-2)1}、{12(-3)(-1)}面的强度相近且很弱，有利于改善变形镁合金力学性能各向异性。 热挤压AZ31镁合金电场和非电场退火的实验结果表明：300℃退火的组织较均匀；电场退火推迟热变形AZ31镁合金再结晶进程，抑制再结晶晶粒长大；退火织构主要为{(-1)2(-1)(-1)}面和{01(-1)0}面纤维织构，温度对退火织构的类型和强度没有产生明显的影响。电场退火增加了热变形AZ31镁合金退火织构的漫散度。

目录

文摘

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第一章 文献综述

1.1镁合金的发展与现状

1.2镁及镁合金的性能

1.2.1镁及镁合金的物理和力学性能

1.2.2镁及镁合金塑性变形的结构特性

1.3镁合金的塑性成形

1.3.1锻造

1.3.2挤压成形

1.4 AZ31镁合金的组织与性能

1.4.1合金组织对性能的影响

1.4.2 AZ31镁合金的变形性能

1.5镁及镁合金织构的研究

1.6再结晶织构概述

1.7电场对金属再结晶的研究

1.8本文的研究目的和内容

第二章 实验材料与研究方法

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1热挤压实验

2.2.2自由锻造试验

2.2.3退火装置与工艺

2.3显微组织观察和织构测定

2.3.1金相样品制备

2.3.2 SEM观察和TEM观察

2.3.3 X射线衍射测定织构

2.4六方晶系材料织构的表述

2.4.1晶体取向及表达方法

2.4.2取向分布函数

第三章 自由锻造镁合金形变组织与织构

3.1引言

3.2实验结果分析

3.2.1不同形变量锻造镁合金组织

3.2.2 X衍射结果分析

3.3讨论

3.3.1锻造镁合金变形机制和动态再结晶

3.3.2锻造镁合金的织构

3.3.3本章小结

第四章 AZ31镁合金挤压变形的组织和织构

4.1引言

4.2实验结果分析

4.2.1 AZ31镁合金热挤压变形组织

4.2.2 AZ31镁合金热挤压变形织构

4.3讨论

4.3.1镁合金塑性变形机制

4.3.2动态再结晶机制

4.3.3合金组织对镁合金性能的影响

4.3.4热变形织构

4.3.5本章小结

第五章 热变形AZ31镁合金的退火组织和织构

5.1引言

5.2实验结果分析

5.2.1电场退火和非电场退火AZ31镁合金显微组织

5.2.2 AZ31镁合金退火织构

5.3讨论

5.3.1电场对AZ31镁合金再结晶的影响

5.3.2再结晶织构的形成机制

5.3.2电场对AZ31镁合金再结晶织构的影响

5.3.3本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文