AZ31镁合金板材组织性能及拉深成形机理

发布时间：2020-07-30 08:33

【摘要】：镁合金板材冲压成形制品具有密度小,同体积条件下质量轻、力学性能和电磁屏蔽性能好等优异性能,在3C产品外壳冲压领域有较好的应用前景。但室温条件下镁合金塑性变形性能差,限制其应用领域。研究退火热处理制度对镁合金板材组织性能的影响规律和在拉深成形过程中组织演变规律,可以提高镁合金板材的拉深成形性能,从而拓展镁合金板材的应用领域。本文通过挤压-轧制联合成形工艺,制备厚度为2mm的AZ31镁合金薄板。板材经过退火处理后,发现轧制板材出现的孪晶消失、晶粒变小,并且组织趋于均匀化,退火后的板材伸长率达到22.5%。通过对1mm厚的AZ31镁合金薄板在不同温度下进行极限拉深性能测试,发现温度对拉深性能影响较大。从室温到200℃温度范围内,极限拉深性能随温度升高而提高,在200℃条件下极限拉深性能最好,极限拉深比LDR为2.0。温度超过200℃后,极限拉深性能下降。通过拉深成形压边圈区板材变形的物理模拟实验,采用EBSD分析并结合宏观有限元模拟及VPSC粘塑性自洽模型有限元多尺度模拟,研究了压边圈区板材的塑性变形机制,研究结果表明:压边区板材的应力状态为“两压一拉”,变形开始阶段,基面滑移和??10 12拉伸孪生同时启动;随着应变量的增大,柱面滑移逐渐启动,对变形起到重要作用,而孪生的作用逐渐减小。经过该过程的变形后,轧制板材的基面织构减弱,小部分晶粒朝着RD方向偏转。通过对200℃条件拉深成形圆筒试样的压边圈区-圆角区-侧壁区变形组织进行金相观察及XRD织构测试分析组织演变过程,研究了该变形过程的变形机制,研究结果表明:在200℃条件变形过程中,??10 12拉伸孪生发挥重要作用。在压边圈区,大部分晶粒发生孪生变形,晶粒以底面一条边为轴,发生86.3°转动,织构从极图的圆心位置向RD方向偏转。在圆角区和侧壁区,发生退孪生,晶粒取向又从RD方向回到初始板材基面织构方向。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22;TG386
【图文】：

金属镁,晶向,晶面,晶体

图 1.1 金属镁的晶体及重要晶向和晶面[9]ig. 1.1 Magnesium crystals and important crystal orientations and fac中，镁合金是最轻的金属材料，纯镁密度是31.738. g cm在地壳中，镁元素的储量很大，在金属元素中仅少于铁和

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图 1.2 镁合金拉伸孪生要素示意图2 Schematic of tensile twinning elements in magnesi 12 孪生引起的晶体转向示意图，图 1.3a 是镁子的切变过程[37]。孪生时原子 A沿着 1011

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图 1.2 镁合金拉伸孪生要素示意图Fig. 1.2 Schematic of tensile twinning elements in magnesium alloy图1.3是镁合金 10 12 孪生引起的晶体转向示意图，图 1.3a 是镁合金密排六方示意图，图 1.3b 是 1210 面上原子的切变过程[37]。孪生时原子 A沿着 1011 方向切变到 A ，此时与D关于面对称。经过切变后，孪生区域晶体的基面转到了与基面近似垂直的方位，此时，孪生面两边的取向差为 86.3°。这个变化可以看做是晶体沿着 1210 晶向发生了大约 90°的转动。图 1.3c 是 10 12 孪晶与基体取向的示意图。a 密排六方结构 b 切变过程 c 取向变化图 1.3 拉伸孪生示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of tensile twin退孪生是镁合金塑性变形的典型特征，是孪生的逆过程，由于孪生的极性特征，当镁合金中的变形孪晶在特定的应力状态下，孪晶取向会转向原有的基体取向，孪晶会消失或者尺寸变小

【参考文献】