AZ31镁合金板材在不同限制模压条件下组织和性能研究

发布时间：2017-12-14 16:37

  本文关键词：AZ31镁合金板材在不同限制模压条件下组织和性能研究

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【摘要】：镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料,它具有密度小,比强度高、易于回收等诸多优点。镁合金板材已被用于航空制造、军工设备、医疗器械等多种行业。但由于镁合金为密排六方晶体结构,室温下滑移系少,塑性较差,限制了它的使用。研究表明,晶粒细化不仅能提高金属材料强度同时还能提高其塑性。因此,研究镁合金的晶粒细化对推广镁合金的应用有重要意义。限制模压变形是一种有效的细化金属板材晶粒的途径。本文以AZ31镁合金板材为实验材料,对再结晶退火处理后的板材进行限制模压实验来提高其强度,改善其塑性。论文采用数值模拟研究了不同模压变形方式下等效应变的累积情况,以期从理论上明确不同变形方式的差异;采用金相测试及单向拉伸实验研究了限制模压温度、道次、变形方式、变形速率及再结晶退火对AZ31镁合金板材晶粒尺寸与力学性能的影响。得出以下结论:1)对原始板材进行不同条件的再晶退火处理,实验结果表明:板材在275℃×60min的退火条件下,微观组织均匀且细小,平均晶粒尺寸从原始的24.83μm细化到19.59μm。抗拉强度由原始态的234MPa提高到了245MPa,屈服强度由138 MPa提高到了145 MPa,伸长率由14.57%提高到了18.59%。确定限制模压前的退火参数为275℃×60min。2)采用Deform-3D有限元软件对 平行模压、180°交叉模压、90°交叉模压‖三种模压变形方式下,等效应变的累积情况进行分析,得到等效应变的大小分别为2.40、2.40和2.39,最大值与最小值的差值为0.47、0.44和0.43。结果表明:从力学角度分析,三种模压方式的变形程度相近。3)在初始应变速率为10-2s-1下,对AZ31镁合金板材进行250℃和300℃不同模压方式的二道次限制模压变形,随着模压温度的升高,道次的增加,晶粒尺寸越来越小,组织更加均匀。在250℃下,经三种模压方式变形二道次后,相较于平行模压,后两种交叉模压变形获得的组织更均匀细小,其中300℃下经90°交叉模压法获得的晶粒尺寸最小为4.47μm。4)对AZ31镁合金板材进二道次限制模压变形,仅经一道次平行模压变形的板材,虽然板材晶粒得到细化,但组织不均匀,不利于晶粒间的协调变形,导致综合力学性能下降。经二道次平行模压变形后,板材不仅晶粒得到细化而且组织更加均匀,板材的强度得到提高,伸长率得到改善。经过 180°交叉模压和90°交叉模压‖变形后的板材力学性能相差不大,但抗拉强度和屈服强度比平行模压后的有所降低,伸长率有所提高,可能是不同模压方式下,晶粒取向发生了改变,导致力学性能产生差异。5)当变形温度为250℃时,对AZ31镁合金板材进行不同速率下一道次模压,随着应变速率降低,有利于获得均匀细小的等轴晶,板材综合力学性能提高。对限制模压后板材进行275℃×1h的再结晶退火,相比退火前,板材的强度和伸长率都得到提高。在应变速率为10-3s-1下的模压板材退火后综合力学性能较好,抗拉强度和屈服强度从原始态的245MPa、145MPa提高到340MPa,181MPa,伸长率从18.59%提高到为21.34%。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG166.4;TG306

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