基于剧烈变形的高强度镁合金（AZ31）制备技术与性能

发布时间：2020-11-09 05:41

　　 镁合金材料具有质量轻、电磁屏蔽性好等特性,在汽车、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。但是镁合金的强度、塑性较低,阻碍了镁合金的应用。本文围绕着如何提高镁合金的强度和塑性,并揭示其形成机理,开展的工作及获得的结果如下: 以镁合金(AZ31)为试验对象,探索了固溶-大应变-后续热处理工艺路线制备高强镁合金的可行性,并深入研究了其强化机理。结果表明:固溶-大应变-后续热处理工艺能够成功的制备出高强度高塑性的镁合金,其晶粒尺寸约为1-3gm。固溶-大应变(剧烈压缩)可以大幅度提高镁合金的强度(屈服强度~330MPa),大应变引入的位错对强度的提高起了很大的作用;后续时效处理发挥了时效沉淀强化作用进一步提高镁合金的强度(屈服强度约为-370MPa);而后续再结晶处理则可以使合金在具有固溶态合金强度的同时塑性大幅度提高。显微组织观察显示大应变样品中存在着大量的孪晶。 以固溶态粗晶镁合金、固溶-大应变态镁合金、固溶-大应变-时效态镁合金和固溶-大应变-再结晶态镁合金为对象,研究了镁合金的拉伸变形机制。结果表明,镁合金的组织微结构对拉伸变形机制具有强烈影响。固溶态粗晶镁合金在拉伸过程中发生了明显的孪生;大应变态及大应变-回复态细晶镁合金在拉伸过程中亚结构变化不明显,其形变机制应主要为位错运动;经过再结晶处理的镁合金样品在拉伸过程中细晶消失,其形变机制应主要是位错运动,并伴有少量的晶界滑移。 对镁合金(AZ31)的等通道转角挤压(Equal-channel angular pressing简称ECAP)进行了研究。结果表明,未经预处理的镁合金(AZ31)样品不能实现ECAP加工(发生断裂),而经过热压缩变形预处理之后的镁合金(AZ31)样品可以实现ECAP加工。随着ECAP加工温度的升高,镁合金(AZ31)晶粒长大。 本文的研究内容在国内外鲜见报道,研究结果可为高强度高塑性镁合金的制备与镁合金形变机制的揭示提供科学依据。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

要求的新一代汽车。世界各大汽车公司已经将采用镁合金零部件作为重要发展方向，汽车工业己成为镁合金应用增长的主要驱动力。镁合金在汽车中应用的主要情况见表1一1，欧美汽车使用镁合金的情况见表1一2。如图1一1所示，镁合金在汽车上的应用相当广泛。仔)电子类产品壳体及结构件:随着镁合金生产技术的突破，也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通信、仪器仪表、镁合金的使用成本家电、医疗、轻工等行业中的应用。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，这些行业应用的镁合金制品的单位重量和尺寸虽然不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面大，总消耗量也是巨大的，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。随着消费者对轻、薄、短、小以及时尚新潮的要求越来越高，在3C产品的外壳应用上

线得出的再结晶温度比实际再结晶温度稍高，这有可能是在升温过程中由于过热引起的。Kamaded等143}在473K以上发现了再结晶现象，而我们在433K时就发现了部分晶粒己经开始再结晶，如图2一2一d所示，这很有可能是由于变形量大引起的再结晶温度的降低。TMukal等附]在473K下通过8次EC户卫得到的镁合金组织，其平均晶粒尺寸大小约为1阿;丫uematsu等[4s]在614K下进行挤压得到的Az31B镁合金样品的晶粒尺寸约为2.1阿，本章大应变一433K/473K热处理之后的晶粒尺寸为1一3娜，这些结果证明动态再结晶和静态再结晶都可以获得细晶粒组织的镁合金。图2一2镁合金(那乙l)的光学显微组织(a)固溶处理;伪)大应变处理;(c)大应变 +393K热处理;(d)大应变+433K热处理;(e)大应变+473K热处理.Fig.2一 2MierostruCtUreofMagnesiumalloys(戌乙1)(a)solid一 solutinnheattreatment:(b)la飞 estrain deformatfon:(c)largestraindeformation+393Kheattreatmeni:(d)lalgcstraindeformation+433Kheat treatment:(e)largestraindsformation+473Kheattreatment.

江苏大学硕士学位论文2.3.3力学性能镁合金(戌乙l)硬度如图2一4所示，a~e样品的硬度分别为54·84HV、69·74HV、73.76HV、60.41HV、57.93HV。大应变之后和后续393K热处理之后相对于固溶处理之后的样品，硬度分别提高了27%和34.5%。H.K幻m等〔伺通过四次ECAP技术制得的Az31镁合金平均晶粒尺寸2.5阿，显微硬度达到了64.IHv。工渠东等l4v]通过四次C型等通道角往复式挤压技术制备出的镁合金样品硬度为74.6HV。本章经过固溶一大应变一后续适当的时效制备出的镁合金(衣乙l)显微硬度达到了73.76Hv。(AH)七口鸽吕韧图2一镁合金(戌乙l)的硬度(a)固溶处理;伪)大应变处理;(c)大应变 +393K热处理;(d)人应变+433K热处理:(e)大应变+473K热处理.Fig.2一 HardnessofMagnesiumalloy(戌乙1)(a)一solid一 solutionheattreatmeni;(b)一 largestraindeformation:(c)一 largestraindeformation+393Kheattreatment:(d)一 largestraindeformation+433Kheattreatment:(e)一 largestraindeformation+473Kheattreatment.拉伸试验所得的屈服强度和延伸率如表2一1所示。拉伸曲线如图2一5所示，可以看出，固溶之后样品的屈服强度一260MPa左右，大应变之后样品的屈服强度达到了一330MPa，在随后的处理中，以393K热处理之后样品的屈服强度最高
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本文编号：2875976