AZ80锻造镁合金车轮材料组织研究和性能提升

发布时间：2020-07-19 16:17

【摘要】：镁合金是最轻的金属结构材料,具有低密度、高比强度、高比刚度、良好的导热性和阻尼性能等优点,被称为“21世纪绿色工程材料”。因此,镁合金车轮成为汽车轻量化研究中车轮轻量化的研究新方向。本文对适用于锻造车轮的变形镁合金AZ80材料进行了系统的研究,包括合金的化学成分、合金不同状态下的组织变化;以及锻造和不同热处理条件对合金性能的影响。研究表明:优选的适合锻造车轮的AZ80铸锭组织。可向合金中添加总量一般不超过1%的稀土元素,如铈(Ce)、钇(Y)、钆(Gd)等稀土,可明显起到细化晶粒,改善性能的作用;铸棒晶粒尺寸可控制到100-200μm以内。而且铸态组织经过均匀化处理后,可消除各种偏析,为后序的锻造加工提供打下良好基础。AZ80锻造成型的优选工艺。当坯料温度控制在380℃~400℃之间,AZ80镁合金棒料的塑性成形能力较好。液压机下的AZ80镁合金变形速度可达2-6mm/s,宜采取慢速。模具温度宜和坯料温度相符,应加热至350-380℃。坯料的一次变形程度不能过大,最好根据坯料和产品的高度差距,设计为分步变形,每次的变形量不宜超过40%。AZ80合金锻后及不同方式热处理条件下,组织和性能行为。锻造变形后,铸态组织的柱状晶和粗大枝晶被破碎,晶粒被压扁、压碎、拉长并发生动态再结晶,晶粒得到明显细化,晶粒尺寸细化至最小达到20-40μm。锻造变形引起的晶粒细化,动态再结晶可有效提高材料的性能提升,性能水平提高100%以上,而其强度增加和锻造变形的晶粒细化水平关系密切。T6热处理方式由于强化相Mg17Al12扩散过程极其缓慢,所需时间较长,另合金中该强化相对较少,不宜取得强化效果;因此T6方式热处理对AZ80镁合金强化效果不明显;不宜于工业化应用。T5热处理方式经较长时间时效作用,强化相Mg17Al12不断析出,虽然可以得到较高的屈服强度和抗拉强度;但与锻造态相比,强度提高效果有限。车轮锻造后会产生织构,发生性能各向异性,T6热处理无法消除该现象,但可通过添加稀土、细化晶粒或T5热处理增强材料合金化可适当降低各向异性;
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22;TG319

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本文编号：2762648