均匀化退火对ME21镁合金挤压板组织和性能及机加工变形的影响

发布时间：2017-07-04 13:07

  本文关键词：均匀化退火对ME21镁合金挤压板组织和性能及机加工变形的影响

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【摘要】：本文通过均匀化工艺调控ME21镁合金板材的组织和力学性能,尤其是屈强比的调控,研究了均匀化退火工艺对ME21合金挤压板材的组织和力学性能、各向异性、加工硬化指数的影响。并通过自行设计的机加工变形的表征方法对不同屈强比的镁合金的机加工变形进行对比,以确认机加工变形的程度与材料的屈强比具有相关性,得到以下结论:ME21铸态合金420℃退火时溶质原子已获得足够的能量进行扩散运动,经420℃×4h均匀化退火后组织的均匀化效果充分。420℃到520℃范围均匀化退火,铸态合金室温力学性能不能得到提高,420℃和470℃均匀化后强度和塑性都下降,520℃均匀化后抗拉强度约150MPa,延伸率约6%,和铸态合金接近;均匀化退火温度对铸态合金屈服强度影响较小。采用高温均匀化并需保留尽可能大的固溶效果时,Φ80mm的ME21铸锭在炉内从520℃快冷到450℃约7分15秒,坯料内各测试点温差≤5℃,高温均匀化后在炉内向挤压温度快冷的方法可行。420℃×4h均匀化后挤出板材的抗拉强度和延伸率在各个方向上比较一致,抗拉强度均在241MPa至254MPa之间,延伸率在16%~17.5%之间;470℃×4h的挤压板强度指标各向异性最小,抗拉强度约为244MPa,屈服强度185MPa;横向延伸率9.7%,使塑性各向异性变差;520℃×4h挤压板相对于470℃×4h的,抗拉强度各方向低10~30MPa,而延伸率无更多优势。ME21合金挤压板材板宽方向上强度和屈强比均随着均匀化温度的升高而降低,但沿挤压方向上470℃×4h均匀化挤压板料的强度明显有优势;采用520℃×4h高温均匀化后挤压,板材的边部和心部的强度和屈强比差异更小,420℃×4h均匀化的挤压板,边部和心部的延伸率更相近。挤压态ME21合金板的应变硬化指数各向异性与屈强比的各向异性具有良好的对应关系。室温变形加工硬化指数随均匀化温度的升高而增大,420℃均匀化和470℃均匀化的挤压板的硬化指数都较小,520℃均匀化的几乎翻倍且各向差异变大;470℃均匀化后挤出板材的硬化指数各向差异最小。均匀化温度提高,有利于ME21合金热挤压过程再结晶程度的增加。420℃热透后挤出板材存在大量未再结晶晶粒,组成沿挤出方向分布的长条状区域,组织极不均匀;420℃均匀化4小时后挤出板材未再结晶区域尺寸和面积减少;470℃均匀化后挤出的板材未再结晶区域少且分布弥散;520℃均匀化后挤压板合金再结晶更为充分,未再结晶块状结构极少,宏观组织极均匀。挤压前合金中的化合物相挤压后被破碎细化,沿袭了铸态合金中沿枝晶间分布的特征,枝晶臂尺寸通常在20~50μm之间,化合物颗粒勾勒出的网状单元的直径,也保持了这个尺寸,体现了化合物分布在变形前后具有遗传性。课题开发的板料机加工后变形程度的检验和评测的装置和方法,证实了屈强比和机加工后变形敏感性存在关联性:不同成分以及相同成分不同温度均匀化后的镁合金挤压板材,屈强比越大,板料机加工后变形程度越小。
【关键词】：ME21镁合金 屈强比 机加工变形 板材 各向异性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;TG166.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 镁及镁合金10-12
• 1.2 镁合金的分类12-13
• 1.3 变形镁合金的研究进展13-18
• 1.3.1 Mg-Mn系合金13-14
• 1.3.2 高性能镁合金的挤压成形14-15
• 1.3.3 镁合金的锻造成形15-16
• 1.3.4 机械加工的变形16-17
• 1.3.5 屈强比17
• 1.3.6 应变硬化指数n17-18
• 1.3.7 镁合金挤压板材的各向异性18
• 1.4 镁合金电子产品壳体的加工方式18-19
• 1.5 用于CNC加工的镁合金厚板存在的问题19-20
• 1.6 课题学术与实用意义20-22
• 1.6.1 问题的提出20-21
• 1.6.2 研究目的21
• 1.6.3 研究内容21-22
• 2 均匀化退火对ME21镁合金铸态组织和性能的影响22-44
• 2.1 前言22
• 2.2 均匀化工艺的制定22-25
• 2.2.1 均匀化退火过程合金元素溶解和脱溶情况预备试验22-24
• 2.2.2 均匀化退火最高可取温度的确定24-25
• 2.3 试验材料和试验方法25-29
• 2.3.1 实验材料25
• 2.3.2 圆柱挤压坯加热、降温过程中各部分温度检测试验25-28
• 2.3.3 拉伸及金相等试样的取样28-29
• 2.3.4 合金的组织和性能检测29
• 2.4 实验结果与分析29-42
• 2.4.1 力学性能29-30
• 2.4.2 铸态及均匀化态ME21镁合金的组织分析30-32
• 2.4.3 铸态及均匀化退火态ME21合金的物相分析32-35
• 2.4.4 断口分析35-39
• 2.4.5 显微硬度及电导率分析均匀化效果39-42
• 2.5 本章小结42-44
• 3 ME21镁合金挤压板材力学性能及其各向异性44-70
• 3.1 前言44
• 3.2 工艺试验及检测方法44-45
• 3.3 ME21合金板材室温拉伸速率对应力应变曲线的影响45-46
• 3.4 挤压板材室温力学性能46-53
• 3.4.1 室温拉伸试验结果46-48
• 3.4.2 均匀化工艺对板材抗拉强度的影响48-49
• 3.4.3 均匀化工艺对板材屈服强度的影响49-50
• 3.4.4 均匀化工艺对板材屈强比的影响50-51
• 3.4.5 均匀化工艺对板材延伸率的影响51
• 3.4.6 拉伸应变硬化指数的各向异性51-53
• 3.5 挤压板材的组织和相分析53-63
• 3.5.1 挤压板材的组织形貌53-55
• 3.5.2 挤压合金中的第二相55-57
• 3.5.3 挤压板材物相变化57-59
• 3.5.4 ME21挤压板拉伸断口分析59-62
• 3.5.5 沿板宽方向分布的组织和性能差异62-63
• 3.6 影响屈强比的微观机制63-68
• 3.6.1 不同强化机制对屈强比的影响63-65
• 3.6.2 影响试验中ME21合金屈强比的因素分析65-68
• 3.7 本章小结68-70
• 4 屈强比对镁合金机加工后变形的影响70-78
• 4.1 前言70
• 4.2 镁合金机加工变形测评方案的建立70-74
• 4.2.1 平面拟合法测机加工变形70-73
• 4.2.2 测量板材变形的边缘轮廓法73-74
• 4.3 不同屈强比板材的机加工后变形比较74-77
• 4.3.1 不同均匀化后挤压板料的比较74-75
• 4.3.2 不同种类镁合金挤压板材的比较75-76
• 4.3.3 机加工过程中屈强比的作用机理探讨76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 结论78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-88
• 附录88
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录88

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本文编号：517870