AZ91镁合金均匀化处理及板材低温挤压研究

发布时间：2017-08-17 12:08

  本文关键词：AZ91镁合金均匀化处理及板材低温挤压研究

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【摘要】：镁合金板材由于具有密度低、强度高、韧性好等优良的机械性能,在航空航天领域的结构件中展现出极大的优越性。本文研究了铸态镁合金的均匀化处理及热稳定性,并通过低温挤压制备了AZ91镁合金板材,揭示了挤压塑性变形对镁合金组织演变和力学性能的影响规律,分析了析出相与强化机制之间的关系,为下一步板材轧制的二次塑性变形提供一定的理论和实践基础。本文以AZ91镁合金铸态棒坯为原材料,制定出如下的工艺流程:均匀化处理铸态棒坯、热稳定性研究、板材挤压实验,主要对材料进行显微组织、力学性能及物相的分析。首先通过均匀化处理消除枝晶偏析和粗大的第二相,然后通过热稳定性实验获取棒坯的合理的塑性加工温度范围,最后通过挤压工艺制备AZ91镁合金板材,获得典型的镁合金板材挤压工艺路线。结果表明:原始铸态AZ91镁合金棒坯经410℃×12h的均匀化处理后,晶界处的第二相枝晶偏析基本消除,以均匀的层片状存在于基体中,力学性能得到改善,抗拉强度由120.33MPa增加到188.59MPa,伸长率由3.92%增加到5.91%。原始铸态试样的断口表现为较强的脆性断裂倾向,均匀化处理以后为韧脆混合断裂。均匀化处理后的铸态镁合金强化机制为第二相强化。对挤压板材进行EBSD分析:随着挤压温度的升高,晶粒尺寸变大,大于15°的大角度晶界比例上升;挤压板材的丝织构具有明显的择优取向,主要沿{0001}∥TD方向。由XRD衍射图谱可知,AZ91镁合金挤压板材主要由基体α-Mg和β-Mg17Al12析出相组成,但是对100℃的挤压板材进行EDS分析发现板材基体中夹杂着Mn-Al相、Al-Si相和Mg-Si相。基体中夹杂相在变形过程中容易成为裂纹源,这也是100℃板材室温拉伸实验伸长率较低的原因。通过板材低温挤压得到两种比较典型的挤压工艺方案:室温挤压时抗拉强度为326.84MPa,伸长率为18.12%;200℃挤压时抗拉强度为326.20MPa,伸长率为19.68%。低温挤压板材主要依靠孪生来诱导塑性,断裂方式为韧性断裂。强化机制主要是细晶强化及晶内弥散分布的点状第二相强化。
【关键词】：AZ91镁合金 均匀化处理 挤压 低温 第二相
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG379;V252.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 概述9
• 1.2 镁合金特点及应用9-13
• 1.2.1 镁合金的特点9-10
• 1.2.2 镁合金的应用10-13
• 1.3 国内外研究现状13-18
• 1.3.1 均匀化处理研究现状13
• 1.3.2 镁合金塑性成形研究现状13-17
• 1.3.3 热处理研究现状17-18
• 1.4 镁合金板材成形工艺18-19
• 1.4.1 挤压板材18
• 1.4.2 轧制板材18-19
• 1.5 研究内容19-21
• 第2章 实验材料及方法21-28
• 2.1 实验材料21
• 2.2 实验所需设备21-22
• 2.3 实验分析内容及分析方法22-28
• 2.3.1 金相分析22-24
• 2.3.2 拉伸试验24
• 2.3.3 拉伸断口分析24-25
• 2.3.4 物相及成分分析25
• 2.3.5 EBSD分析25-27
• 2.3.6 硬度分析27-28
• 第3章 铸态AZ91镁合金均匀化处理28-41
• 3.1 均匀化处理工艺28-29
• 3.2 均匀化处理前后显微组织分析29-31
• 3.2.1 金相组织分析29-30
• 3.2.2 第二相析出形貌分析30-31
• 3.3 均匀化处理前后力学性能分析31-38
• 3.3.1 PLC效应32-33
• 3.3.2 力学性能分析33-37
• 3.3.3 断口分析37-38
• 3.4 析出相及其强化机制分析38-39
• 3.4.1 XRD分析38-39
• 3.4.2 强化机制分析39
• 3.5 本章小结39-41
• 第4章 铸态AZ91镁合金热稳定性研究41-49
• 4.1 热稳定性工艺41
• 4.2 金相组织分析41-45
• 4.3 力学性能分析45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 AZ91镁合金板材低温挤压49-68
• 5.1 挤压工艺49-50
• 5.2 挤压板材组织性能分析50-61
• 5.2.1 金相组织分析50-54
• 5.2.2 力学性能分析54-59
• 5.2.3 断口分析59-61
• 5.3 挤压板材EBSD分析61-64
• 5.3.1 挤压温度对晶粒大小的影响61-62
• 5.3.2 挤压温度对织构的影响62-64
• 5.4 析出相及其强化机制分析64-66
• 5.4.1 EDS分析64-65
• 5.4.2 XRD分析65-66
• 5.4.3 强化机制分析66
• 5.5 不同状态的镁合金室温拉伸性能对比66-67
• 5.6 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75

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本文编号：688911