镁合金板材成分设计与轧制工艺

发布时间：2020-11-07 07:45

　　 作为绿色且轻质的工程材料,镁合金受到行业内广泛地关注。但是由于镁合金可以开动的滑移系有限,致使合金室温下塑性较差,制约了镁合金的应用。为了扩大镁合金的应用范围,本文通过颗粒增强,合金化以及热轧与热处理工艺来提高镁合金的塑性和强度。其中颗粒增强是以自蔓延高温合成的方式原位生成Ti B_2颗粒,从而制备出AZ80/TiB_2复合材料,对复合材料进行均匀化,热轧以及退火处理,研究分析TiB_2颗粒对AZ80镁合金组织形貌以及力学性能的影响;向镁中引入稀土元素Y,制备Mg-3Y合金,探究热轧温度、道次压下量以及退火温度对Mg-3Y板材塑性的影响,并分析Sn、Al元素对Mg-3Y合金塑性的影响。研究结果如下:TiB_2颗粒以异质形核的方式细化了AZ80镁合金的铸态组织,热轧过程中,由于颗粒诱发形核(PSN),即使在小变形量的情况下,动态再结晶也能够开启;大变形量下,TiB_2颗粒的存在可以有效地细化再结晶晶粒,扩大再结晶范围,终轧态下AZ80/Ti B_2板材的组织形貌中表现出较为明显的三模晶粒尺寸分布特征。此外,TiB_2颗粒弱化了AZ80板材织构,使其极密度值由8.5降至7.5。TiB_2颗粒的引入使得轧制态AZ80板材的抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)、伸长率(El),分别由282MPa、218MPa、4.1%提升至351MPa、253MPa、8.1%。变形量为70%的轧制态Mg-3Y板材经过475℃×15min退火处理后,虽然板材的UTS、YS分别由251MPa、213MPa下降至205MPa、125MPa,但是Mg-3Y合金板材的El显著提高,由5.3%提升至22.5%。变形量为94%的轧制态Mg-3Y板材经过475℃×15min退火处理后,其杯突值IE=3.14。轧制态Mg-3Y-xSn合金中Sn含量为0.3wt.%时,合金伸长率由5.3%提升至13.8%;轧制态Mg-3Y-xAl合金中Al元素的添加量为0.5wt.%时,合金伸长率由5.3%提升至7.9%。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.22;TG339
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 镁及镁合金
    1.3 镁合金的性质与应用
    1.4 塑性加工方式
        1.4.1 轧制
        1.4.2 挤压
        1.4.3 多向锻造
    1.5 塑性变形机制
        1.5.1 滑移
        1.5.2 孪生
        1.5.3 再结晶
    1.6 影响镁合金塑性的因素
        1.6.1 合金元素
        1.6.2 织构
        1.6.3 晶粒尺寸
    1.7 高塑性镁合金的研究现状
    1.8 课题研究意义及内容
        1.8.1 课题研究意义
        1.8.2 课题研究内容
2 实验方法与检测
    2.1 实验原料
    2.2 实验方法
        2.2.1 Al-Ti-B预制块的合成制备
        2.2.2 熔炼工艺
        2.2.3 均匀化处理
        2.2.4 轧制处理
        2.2.5 退火处理
    2.3 实验检测与分析
        2.3.1 成分分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 金相分析
        2.3.4 扫描及能谱分析
        2.3.5 宏观织构检测分析
        2.3.6 杯突性能检测分析
        2.3.7 室温下力学性能检测分析
2颗粒相对AZ80镁合金组织及力学性能的影响'>3 TiB₂颗粒相对AZ80镁合金组织及力学性能的影响
    3.1 合金成分及轧制工艺
    3.2 铸态物相组织形貌
    3.3 均化态物相组织形貌
    3.4 第一次退火前后轧制板材组织形貌变化
    3.5 第二次退火前后轧制板材组织形貌变化
    3.6 终轧态下板材组织形貌变化
    3.7 织构分析
    3.8 拉伸断口形貌分析
    3.9 室温下力学性能分析
    3.10 本章小结
4 Mg-Y系合金组织及力学性能研究
    4.1 成分方案与轧制工艺
    4.2 Mg-3Y合金的组织与力学性能
        4.2.1 Mg-3Y合金的铸态组织与成分
        4.2.2 Mg-3Y合金在不同退火温度下的断口形貌
        4.2.3 Mg-3Y合金在不同退火温度下的力学性能
        4.2.4 Mg-3Y合金的成型性能
    4.3 Mg-3Y-xSn合金的组织与力学性能
        4.3.1 Mg-3Y-xSn合金的铸态组织与成分
        4.3.2 Mg-3Y-xSn合金的力学性能
    4.4 Mg-3Y-xAl合金的组织与力学性能
        4.4.1 Mg-3Y-xAl合金的铸态组织与成分
        4.4.2 Mg-3Y-xAl合金的力学性能
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2873652