AZ31镁合金板材叠轧—弯曲变形技术及其组织与性能研究

发布时间：2020-03-18 19:35

【摘要】：21世纪以来,全世界对于轻量化的需求日益增加,无论是日常生活中的汽车等交通工具,还是触手可及的电脑、手机等生活用品,皆需要轻质且性能优异的金属材料。作为轻质金属材料的镁合金在轻量化方面有着越来越广泛的应用前景。而常规轧制的镁合金板材具有塑性较差、强度较低的问题限制了其应用范围。针对此问题,本文以工业化量产的AZ31镁合金板材为初始材料,结合累积叠轧工艺与弯曲变形工艺,成功制备了叠轧板材(Accumulative Roll Bonding板材简称ARB板材)、叠轧-弯曲变形板材(ARB板材弯曲变形后的板材,记为AE板材)、弯曲变形板材(初始板材弯曲变形后的板材,记为PE板材),期望开发一种可以制备强韧化镁合金板材的技术,阐明工艺参数(温度、累积应变量、退火工艺)对叠轧镁合金板材、叠轧-弯曲变形镁合金板材、弯曲变形镁合金板材组织与性能的影响规律,揭示其相关机理,主要研究内容及结果如下:(1)温度对叠轧镁合金板材表面质量影响很大,提高叠轧温度可以消除叠轧板材表面裂纹;循环道次为2次,450℃、550℃累积叠轧变形过程中存在大量的剪切变形,导致叠轧镁合金板材显微组织中均存在明显的V形剪切带,板材界面附近均存在大量细小的动态再结晶晶粒,其尺寸约为600nm-2μm,其出现的动态再结晶现象很可能与界面焊合有着密切的联系;高温叠轧更加有利于叠轧界面的有效焊合,促使叠轧板材光学金相显微组织中的界面消失;加工硬化和叠轧板材界面焊合情况两个方面共同作用影响着累积叠AZ31镁合金板材抗拉强度,加工硬化越大促使板材强度提高,叠轧板材界面焊合情况越差降低板材强度,两者的共同作用是导致450℃叠轧板材与550℃叠轧板材抗拉强度相差无几的原因。随着循环道次由1增加5,550℃叠轧板材显微组织中均存在大量V剪切带,其中伴随着大量的动态再结晶,动态再结晶的晶粒尺寸约为500nm-1μm之间,然而其板材延伸率并没有显著降低5%左右,其值稳定在10%-12%左右,板材断裂表现出一定的韧性断裂特征,其抗拉强度先由260MPa提高至310MPa最后稳定在350MPa左右,其主要原因是累积叠轧产生的加工硬化、显著细化晶粒,循环道次的增加,促使更多的孪晶,孪晶界数量显著增多导致强度进一步提高。(2)随着循环道次数增加,叠轧-弯曲变形板材抗拉强度逐步降低。其原因是随着循环道次数增加,叠轧板材界面数量越多,弯曲变形后促使界面结合强度减弱,界面焊合强度不佳,则不利于板材抗拉强度的提高;随着循环道次的增加,叠轧-弯曲变形板材非基面取向晶粒的比重显著增加,导致其板材屈服强度由215MPa降低至198MPa,断裂延伸率从12.1%提高至22.8%;镁合金板材其非基面取向晶粒比重显著增加的原因有两方面:一方面,累积叠轧镁合金板材前期积累的应变量,有助于弯曲变形增加非基面取向晶粒的比重。另一方面,弯曲变形作用可以促使镁合金板材非基面取向晶粒数量的增加,二者对于叠轧-弯曲变形板材非基面取向晶粒比重的显著增加至关重要,缺一不可。(3)ARB3板材、AE3板材(ARB3板材弯曲变形后的板材,记为AE3板材)经300℃不同时间退火后,其晶粒尺寸随着退火时间从2min至30min,晶粒尺寸逐步增加。ARB3板材、AE3板材界面随着退火时间的增加,其叠轧界面焊合呈现更好的趋势,界面出现完全冶金焊合的现象,退火时间增加有利于叠轧界面的焊合,累积叠轧工艺温度采用高温是后续退火改善叠轧焊合界面的重要基础,后续退火时间适当延长是进一步改善叠轧焊合界面同时控制晶粒尺寸的重要途径;对于具有历史累积大应变量的镁合金板材而言,退火可以促使其非基面取向晶粒比重的显著增加,且历史累积应变量越大,对于后续退火过程中,非基面取向晶粒比重的增加幅度越大;对于具有历史累积大应变量的镁合金板材而言,弯曲变形可以促使镁合金板材非基面取向晶粒比重在后续退火过程中进一步增加;弯曲变形和退火处理是改变镁合金板材晶粒取向、弱化镁合金板材基面织构的两个重要途径,其目的的达成是有一些必要的条件,其中的必要条件是:弯曲变形或退火处理前,镁合金板材必须具有较大的历史累积应变量。弯曲变形和退火共同作用促使叠轧-弯曲变形板材出现双峰织构。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG339

【参考文献】