Mg-6Al-3Sn镁合金变形行为及衬板轧制组织与力学性能

发布时间：2018-09-18 10:43

【摘要】：镁合金具有低密度、高比强度、易于回收等诸多优点，，在航空、航天、汽车和通讯等领域有着巨大的应用前景。然而，由于镁合金塑性变形能力较差，且在成形过程中易形成织构，导致镁合金变形件制备难度大，各向异性严重等问题，极大的限制了变形镁合金的工业应用。针对上述问题需要对镁合金成形过程及其变形机制进行深入系统的研究。为此，本文研究了新型Mg 6Al 3Sn（AT63）镁合金在单轴变形和平面压缩两种应变状态下的组织演变规律和力学变形行为，着重探讨了两种应变状态下AT63镁合金的孪生和滑移机制，在此基础上提出了镁合金新型衬板轧制方法。主要结论如下： （1）研究了挤压双织构AT63镁合金板材单轴压缩下的孪生行为，阐明了双织构镁合金变形过程中拉伸和压缩孪生共存的孪生特点，揭示了双织构镁合金通过取向互补降低拉伸和压缩孪生对应变方向（ED、TD、ND）依赖性的作用机制，为减小镁合金各向异性的织构设计提供借鉴。 （2）基于轧制AT63镁合金板材单轴拉伸下的变形行为研究，发现了板材沿RD和TD拉伸变形中织构演变是由位错滑移主导，并建立了单轴拉伸下织构演变与滑移机制的关系；其中，(0002)织构演变由基面a滑移主导，而(1010)织构演变由非基面a和非基面c a滑移共同主导，和织构随拉伸变形逐渐转变为Schmid因子最低的硬取向。 （3）研究了轧制AT63镁合金板材平面压缩孪生行为，揭示了平面压缩下镁合金的孪生模式取决于压缩应变方向，而孪晶生长速度和孪晶形貌受扩展应变方向影响；提出了平面压缩下孪生行为的最小孪生应变准则，即束缚方向孪生应变小的孪生系优先产生，为平面应变下镁合金孪生机制分析提供了依据。 （4）提出镁合金衬板轧制新方法，基于单衬板轧制法制备AT63镁合金板材组织及性能研究表明，通过在轧制过程中添加硬质合金衬板能够显著减少轧制试样表面裂纹，提高单道次压下量，获得了平均晶粒尺寸4m、抗拉强度σb为330MPa的细晶高强AT63镁合金轧板。 （5）波浪衬板轧制法制备AT63镁合金板材组织及性能研究表明，通过添加波浪形表面衬板能够有效改善轧制过程中剪切应力对称性，从而弱化轧板基面织构，提高板材加工硬化能力（n=0.295）和断裂延伸率（δf=22.5%）；波浪衬板轧制法为弱化镁合金轧板基面织构提供了新思路。 （6）双衬板轧制法制备AT63镁合金板材组织及性能研究表明，通过上下表面同时添加硬质合金衬板，能够实现350oC下压下量85%以上单道次轧制成形，并获得综合性能良好的AT63镁合金轧板（σb=340MPa，δf=18.2%）；大压下量（85%+5%）双衬板轧制同样能够用于制备轧制成型能力差的AZ91镁合金，并获得综合性能良好的AZ91镁合金轧板（σb=370MPa，δf=27%）；该双衬板轧制法在提高轧制效率以及难轧合金板材轧制成型方面具有较大的应用潜力。 总之，本文研究了单轴变形下挤压和轧制AT63镁合金的变形行为，揭示了双织构镁合金孪生机制，建立了单轴应变下织构演变与滑移机制的关系；研究了平面压缩下轧制AT63镁合金的变形行为，揭示了平面压缩下孪生行为的最小孪生应变准则，为平面应变下镁合金的孪生机制分析提供了依据；提出了新型衬板轧制法，为弱化镁合金轧板基面织构以及实现镁合金大压下量轧制成型提供了新思路。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曲家惠;岳明凯;刘烨;;镁合金塑性变形机制的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2009年02期

2 张丁非;方霖;刘郭平;戴庆伟;;镁合金板材轧制技术与工艺的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2010年05期

3 吴玉锋;杜文博;左铁镛;;Mg-6Al-xNd(x=2,4)合金的组织结构与凝固行为[J];北京工业大学学报;2011年04期

4 ;Influence of chemical liquids on the fatigue crack growth of the AZ31 magnesium alloy[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2012年03期

5 甄睿;方信贤;孙扬善;杨雪;;变形镁合金疲劳性能的研究进展[J];材料导报;2010年17期

6 詹美燕;李春明;尚俊玲;;镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究[J];材料导报;2011年03期

7 黄光杰;邹彬;黄鑫;陈泽军;刘庆;;累积复合轧制法制备层状超细晶材料的研究现状[J];材料导报;2011年09期

8 詹美燕;李春明;张卫文;张大童;;AZ31镁合金在累积叠轧焊过程中的界面焊合研究[J];材料工程;2012年01期

9 王欣;杨闯;胡连喜;;铸态AZ31镁合金板材等温轧制工艺及组织性能研究[J];材料科学与工艺;2011年02期

10 詹美燕;李春明;尚俊玲;;累积叠轧焊过程中的材料界面焊合[J];材料科学与工程学报;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 王献文;鄢建明;马鸣龙;李永军;夏祥生;石国良;金承龙;;大型Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压组织及性能研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年

2 刘红丽;田野;王久林;薛克敏;;SiCp/Al复合粉末经历大塑性变形后的组织性能研究[A];安徽省机械工程学会成立50周年论文集[C];2014年

3 马茹凤;郭雅芳;;含有不同密度点缺陷纳米镁单晶压缩的分子动力学模拟[A];北京力学会第21届学术年会暨北京振动工程学会第22届学术年会论文集[C];2015年

4 于静;郭雅芳;;有限元模拟镁单晶中纳米孪晶压缩变形行为[A];北京力学会第21届学术年会暨北京振动工程学会第22届学术年会论文集[C];2015年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年

2 陈克豹;AZ与AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳变形行为[D];沈阳工业大学;2010年

3 刘志民;AZ31镁合金铸轧板材热变形行为及其温热拉深工艺研究[D];北京交通大学;2011年

4 张亮;镁铝合金成分、半固态组织和等温处理工艺[D];吉林大学;2011年

5 周涛;快速凝固Mg-Zn系镁合金的组织与性能研究[D];湖南大学;2009年

6 刘俊伟;Mg-Al-Zn系合金板材中低温变形研究[D];湖南大学;2009年

7 赵亚忠;高塑性稀土变形镁合金的研究[D];重庆大学;2010年

8 常海;累积叠轧纯Mg及Mg/Al多层复合板材的组织结构与力学性能[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 姜山;AZ31镁合金的变形行为及孪生机理研究[D];重庆大学;2011年

10 刘文才;ZK60和GW103K镁合金高周疲劳行为及其喷丸强化研究[D];上海交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年

2 王影;导管架调平器工程样机研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 刘俊岭;Al、Sn含量对Mg-Al-Sn系镁合金铸态组织和力学性能的影响[D];吉林大学;2011年

4 张虎;稀土镁合金中稀土相形态对性能的影响[D];太原科技大学;2011年

5 方霖;镁合金板材轧制及数值模拟研究[D];重庆大学;2010年

6 刘培;组织及织构对镁合金室温拉伸性能的影响[D];重庆大学;2011年

7 李波;搅拌摩擦加工和搅拌摩擦焊接AZ31镁合金微观组织、织构与性能研究[D];重庆大学;2011年

8 杜玉洲;半连铸Mg-Zn-Ca合金及其热挤压变形行为研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 张学锋;模拟月球环境温度下的镁合金显微组织与力学性能研究[D];上海交通大学;2012年

10 Fabien Mollet（莫雷）;反复镦压制备Mg-Si合金的组织和性能[D];上海交通大学;2012年

本文编号：2247653