挤压和轧制ZK60镁合金塑性变形行为及力学性能

发布时间：2017-05-04 10:01

  本文关键词：挤压和轧制ZK60镁合金塑性变形行为及力学性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为最轻的结构金属材料,镁合金在汽车、航空航天、3C通讯和医学材料等领域有着巨大的应用前景。在众多镁合金中,拥有较高强度、优异高温超塑性的ZK60镁合金因此受到广泛关注。近来年,科研工作者对ZK60镁合金进行了大量的研究,如通过搅拌摩擦、等通道挤压、往复挤压和高压扭转等大塑性变形方法制备ZK60镁合金,但对在特定温度区间下变形机制的转变以及通过常规轧制方式制备超塑性ZK60镁合金板材的报道相对较少。本文以挤压态ZK60镁合金为对象,研究了温度对挤压ZK60合金变形行为的影响,优化出一种常规轧制工艺制备超塑性ZK60镁合金薄板,并在此基础上探索了一种新型轧制工艺-双衬板轧制,得出以下主要结论:(1)挤压态ZK60镁合金具有良好的室温力学性能,尤其是TD方向(?0.2=147MPa、?b=321MPa、δf=39%),这一优异的强塑性主要得益于细小的晶粒组织(~4.5?m)。同时随着温度的升高,拉伸各向异性逐渐减弱(?D室温=62%、?D150℃=38%、?D275℃=13%),这是因为不同的变形温度对应着不同的变形机制:随着变形温度的升高,从室温时由滑移、孪生主导的变形机制和过渡到中温时的非基面滑移,最终在高温时转变为由晶粒滑移和转动控制。(2)开发出一种较优的ZK60镁合金轧制及热处理工艺,制备的轧板晶粒可细化至~3.5?m,明显小于普通轧制ZK60镁合金的晶粒尺寸。其室温屈服强度、抗拉强度和断裂应变分别为239MPa、308MPa和29%。(3)发现该轧制细晶ZK60镁合金具有优异的超塑性,在275℃、1?10-3s-1条件下,拉伸断裂应变高达641%,主要原因是细小的晶粒(~3.5?m)有利于晶界滑移和转动,促进了超塑性变形;同时对激活能以及组织的分析表明晶界扩散控制的位错蠕变在超塑性变形过程中起到辅助协调的作用。(4)采用双衬板轧制法实现ZK60镁合金冷辊单道次大压下量轧制(压下量75%),获得了优异的力学性能(?0.2=208MPa、?b=314MPa、δf=25%)。其性能指标能与多道次小压下量轧制ZK60镁合金板材性能相媲美,但双衬板轧制工艺更简便经济。
【关键词】：镁合金 各向异性 轧制 超塑性 晶界滑移
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG379;TG339
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 选题意义10-11
• 1.2 镁合金变形机制及影响因素11-19
• 1.2.1 滑移机制11-13
• 1.2.2 孪生机制13-16
• 1.2.3 动态再结晶机制16-19
• 1.3 镁合金板材轧制研究现状19-24
• 1.3.1 镁合金轧制工艺参数19-22
• 1.3.2 ZK60镁合金轧制研究现状22-24
• 1.4 镁合金超塑性24-28
• 1.4.1 超塑性发展概论24-25
• 1.4.2 镁合金超塑性变形机制25-26
• 1.4.3 ZK60镁合金超塑性研究现状26-28
• 1.5 本文研究内容28-30
• 第2章 实验方法30-34
• 2.1 实验材料30
• 2.2 实验方法30-32
• 2.2.1 物相分析30
• 2.2.2 组织分析30
• 2.2.3 力学性能测试30-32
• 2.3 实验技术路线32-34
• 第3章 挤压态ZK60镁合金不同温度下的变形行为34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 挤压态ZK60镁合金室温变形行为34-41
• 3.2.1 挤压态ZK60镁合金室温拉伸行为34-39
• 3.2.2 挤压态ZK60镁合金室温压缩行为39-41
• 3.3 挤压态ZK60镁合金中、高温变形行为41-42
• 3.4 温度对挤压态ZK60镁合金各向异性的影响42-45
• 3.5 本章结论45-48
• 第4章 轧制工艺对ZK60镁合金再结晶组织及力学性能的影响48-72
• 4.1 引言48
• 4.2 ZK60镁合金板材轧制工艺48-59
• 4.2.1 轧制工艺优化48-52
• 4.2.2 退火工艺对轧制ZK60镁合金再结晶组织的影响52-54
• 4.2.3 退火工艺对轧制ZK60镁合金室温力学性能的影响54-59
• 4.3 较优轧制工艺下ZK60镁合金高温变形行为59-65
• 4.3.1 变形温度对ZK60轧制镁合金高温力学性能的影响59-61
• 4.3.2 轧制ZK60镁合金高温变形机制61-65
• 4.4 新型双衬板轧制对ZK60镁合金组织及力学性能影响65-69
• 4.5 本章结论69-72
• 第5章 结论72-74
• 参考文献74-86
• 作者简介及科研成果86-88
• 致谢88

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本文编号：344830