超轻LA141镁锂合金的等径角挤压及其强塑化行为研究

发布时间：2020-10-14 01:24

　　 近年来,飞速发展的汽车及航空工业对新颖且轻量化材料的需求极为迫切,而镁锂合金作为密度最小的金属结构材料受到青睐。特别是,超轻LA141镁锂合金室温下为体心立方的β相,使其具有很好的塑性变形能力。然而,该合金的强度较低,导致其应用受限。所以,探索一种有效的变形工艺及热处理工艺参数,让其在强度提高的同时塑性至少保持不变或有所提高,这对于LA141镁锂合金的发展与应用具有深远的意义。本研究采用等径角挤压技术(ECAP)和等径角挤压-轧制技术(ECAP+RL)对LA141镁锂合金进行塑性变形,并在不同温度下退火,研究不同变形工艺及退火温度对试验合金物相组成、晶粒度、断口形貌及力学性能的影响,并分析其室温晶粒细化机理及其强化机制。主要研究结果如下:(1)原始态LA141镁锂合金晶粒尺寸约为65um,随着ECAP变形道次的增加晶粒尺寸被显著细化,2道次和3道次后晶粒尺寸分别约为12.5um和10um;E轧制后ECAP试样组织被拉成长条状,晶粒呈现出定向排列,随压下量的增加,长条状组织被逐渐细化趋于纤维状;(2)2道次ECAP试样与轧制20%后的ECAP最佳退火工艺参数为210℃×1h。2道次ECAP试样在经210℃×1h退火后,晶粒尺寸约为5~10um的细小等轴晶;轧制20%后的ECAP试样经过210℃×1h退火后,晶粒尺寸约为10~15um的等轴晶;(3)原始LA141镁锂合金试样在ECAP挤压2道次后,试样屈服强度(R_e)、抗拉强度(R_m)及延伸率(A)分别为170MPa、195MPa、24.2%,相比于原始态分别提高了44.1%、38.3%、120%;轧制20%后的ECAP在210℃×1h退火后,试样的R_e、R_m及A分别为157MPa、197MPa、28%,相比于原始态分别提高了33%、39.7%、155%;(4)轧制20%后的ECAP试样的R_e、R_m及A分别为172MPa、190MPa、17.3%,相比于原始态分别提高了47.5%、34.8%、57.3%;轧制20%后的ECAP试样经210℃×1h退火后,试样的R_e、R_m及A分别为145MPa、210MPa、23.8%,相比于原始态分别提高了23%、48.9%、116.4%;(5)通过SEM对合金室温拉伸断口形貌观察可知,每种工艺下合金断口均存在大量的韧窝,这表明合金断裂机制为韧性断裂;但是ECAP挤压2道次的试样在210℃×1h退火后,试样断口形貌韧窝大小及分布均匀,深度较深且形状趋于等轴型,表明试样断裂时所受到的应力状态为均匀性应变。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.22;TG376
【部分图文】：

图 1.1 镁锂二元平衡相图90 年间，苏联研制出型号为 MA21 和 MA18 镁合金，可锻造性，强度和塑性、组织稳定性都较好，鉴于这空航天器的零部件上。1983 年，Kaibushev 等在 MA很大进展，并将超塑性成形的合金部件实际运用，是 年，苏联在铝锂合金快速凝固的工艺基础上，采用激超细晶粒的镁锂合金，开发了新的镁锂合金制备工艺凝固方法制备了 Mg-9Li-X 合金，合金的性能得到了日本开始了对镁锂合金的研究，在总结美苏两国关于，日本科学家主要集中研究 Mg-Li 二元合金和 Mg-L果。以小岛教授为首的研究小组制备了密度为 0.959面上[11]，被称为“梦幻合金”。期，我国也掀起了研究镁锂合金的热潮，国内高校及机构开展了关于镁锂合金相关技术研究，并发表了多研究成果，为我国镁锂合金的发展奠定了基础。近年

图 1.2 等径角挤压示意图及挤压模具实物通的大变形压力加工相比，ECAP 技术优点有：材料在挤压过切应变，但是挤压前后试样形状及尺寸基本不变；挤压路径如路径多道次道次挤压后材料组织趋于均匀，力学性能得以改善与动态回复、动态再结晶相结合的工艺达到细化晶粒的效果；剪切方向可以获得不同的组织结构[53-55]。图 1.3 ECAP 技术中的四种挤压路径CAP 的挤压过程中，不同路径 A、BA、BC、C 会对材料产生不

状及尺寸变化不大，所以可通过多道次挤压细晶或超细晶粒。其基本原理及挤压模具如图 1.2 等径角挤压示意图及挤压模具实物形压力加工相比，ECAP 技术优点有：材料但是挤压前后试样形状及尺寸基本不变；次道次挤压后材料组织趋于均匀，力学性能复、动态再结晶相结合的工艺达到细化晶粒可以获得不同的组织结构[53-55]。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周书和;刘明;孙占红;迟志艳;;金属快速凝固理论及材料制备方法[J];科学之友(B版);2009年05期

2 任红霞;刘长瑞;张娟;鞠克江;;改善变形镁合金塑性的研究进展[J];新技术新工艺;2008年07期

3 肖冬飞;谭敦强;欧阳高勋;陈伟;;镁合金快速凝固技术的研究现状及进展[J];铸造;2007年09期

4 宋宝来;周军;;快速定向凝固技术的研究及发展[J];现代铸铁;2006年06期

5 姜巨福,罗守靖;等径角挤压对AZ91D镁合金力学性能的影响[J];热加工工艺;2004年08期

6 徐淑波,赵国群;等通道弯角挤压变形机理模拟与工艺参数优化[J];塑性工程学报;2004年03期

7 徐锦锋,翟秋亚,袁森;AZ91D镁合金的快速凝固特征[J];中国有色金属学报;2004年06期

8 张诗昌,魏伯康,林汉同;钇对Mg-9Al-1Zn合金铸态组织及时效特性的影响[J];金属热处理学报;2003年03期

9 陈刚,陈鼎,严红革;高性能镁合金的特种制备技术[J];轻合金加工技术;2003年06期

10 张世军,黎文献,余琨,谭敦强;镁合金的晶粒细化工艺[J];铸造;2001年07期

本文编号：2839971