AZ31镁合金丝材热拉拔工艺研究

发布时间：2017-09-20 23:01

  本文关键词：AZ31镁合金丝材热拉拔工艺研究

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【摘要】：镁合金丝材轻质、高强、良好的生物相容性使其在电子产品、航空航天、医疗等领域有着广泛的应用,而拉拔是镁合金丝材成形较为理想的工艺,但镁合金室温下塑性较差,拉拔易产生裂纹,并且冷拉拔退火频繁,效率极低。本课题针对镁合金丝材冷拉拔的技术难点,提出了降温热拉拔工艺,实现了镁合金大变形量(单道次变形量30%,两次退火之间的累积变形量可达60%以上)的塑性变形,减少了退火次数,提高了生产效率,因此,具有重要的学术意义和应用价值。本文主要研究了热拉拔工艺过程中的工艺参数(道次变形量、拉拔温度和冷却条件)对AZ31镁合金丝材性能的影响规律,并对不同退火次数的连续热拉拔工艺方案进行对比,给出了较优方案。研究发现,进行单道次热拉拔时,道次变形量越大,丝材中动态再结晶组织越多,但即使30%的变形量下,动态再结晶组织仍少于形变组织,形变组织约占整体的一半以上;随着变形量的逐渐增大,丝材中的织构类型逐渐由初始的{0001}0211//拉拔方向的再结晶织构转变为{0001}0110//拉拔方向的形变织构,并且织构强度随着变形量的增大而逐渐增强;丝材的强度和硬度随着单道次变形量的增大而逐渐提高,但延伸率随之降低,单道次变形量在20%-25%之间时丝材的综合力学性能较好。变形温度和冷却条件对丝材的组织有着重要的影响,拉拔后丝材组织中的再结晶组织分数随着拉拔温度的升高而增大,但由于水冷条件下丝材在出模口急剧冷却,使组织固定下来,所以丝材组织中大部分仍为形变组织,而空冷条件下丝材出模具后会发生继续再结晶,所以最终丝材组织中大部分为再结晶组织,因此水冷条件下丝材可承受的拉拔力更大;水冷条件,在再结晶温度以下变形时所得AZ31镁合金丝材的织构类型主要为{0001}(0110+0211)//拉拔方向的混合织构,而随着温度的逐渐升高,丝材的织构类型逐渐转变为单一方向的{0001}0110//拉拔方向的形变织构,并且织构强度逐渐减弱;拉拔后丝材的强度随着温度的升高而逐渐下降,并且水冷条件下所得丝材的强度普遍高于空冷条件所得丝材。根据对单道次热拉拔工艺参数的研究,制定出两种多道次连续热拉拔工艺方案,将初始AZ31镁合金挤压棒料从Φ9.0mm拉拔至Φ1.9mm。其中拉拔温度选取400℃-210℃,单道次变形量均在20%以上,两次退火之间的平均累积变形量分别为40.4%,57.3%。通过对比发现三个道次一退火的连续热拉拔工艺最终所得丝材的综合力学性能更高,变形后的丝材屈服强度从初始挤压棒料的157.3MPa提高至306.5-382.8MPa,抗拉强度从255.2MPa提高至349.8-417.1MPa,并且可以减少中间退火次数,是一种可以推广的小直径AZ31镁合金丝材拉拔工艺。
【关键词】：AZ31镁合金 热拉拔 微观组织 织构 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG359
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 镁合金塑性变形机制的研究12-17
• 1.2.1 滑移12-13
• 1.2.2 孪生13-14
• 1.2.3 镁合金中的动态再结晶14-16
• 1.2.4 镁合金中的织构研究16-17
• 1.3 镁合金的应用17-19
• 1.3.1 镁合金在国防军事领域的应用18
• 1.3.2 镁合金在医疗领域的应用18-19
• 1.3.3 镁合金在汽车、电子及其他领域的应用19
• 1.4 镁合金棒材、丝材的主要成形工艺研究19-21
• 1.4.1 镁合金的挤压工艺研究19-20
• 1.4.2 镁合金的轧制工艺研究20-21
• 1.4.3 镁合金的拉拔工艺研究21
• 1.5 课题意义及主要研究内容21-23
• 第2章 实验材料和实验方法23-29
• 2.1 实验材料23-24
• 2.2 实验方案24-27
• 2.2.1 道次变形量对AZ31 镁合金丝材性能的影响的研究方案24-25
• 2.2.2 温度对AZ31 镁合金丝材性能的影响的研究方案25
• 2.2.3 AZ31 镁合金丝材多道次连续热拉拔工艺的研究方案25-27
• 2.3 分析测试方法27-29
• 2.3.1 热拉拔实验设备27
• 2.3.2 常温拉伸实验27
• 2.3.3 显微硬度测试27-28
• 2.3.4 金相组织观察28
• 2.3.5 EBSD分析测试28-29
• 第3章 道次变形量对AZ31 镁合金丝材组织、织构及力学性能的影响29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 道次变形量对AZ31 镁合金丝材组织的影响29-34
• 3.2.1 道次变形量对AZ31 镁合金丝材显微组织的影响29-32
• 3.2.2 道次变形量对AZ31 镁合金丝材动态再结晶组织分数的影响32-34
• 3.3 道次变形量对AZ31 镁合金丝材织构的影响34-38
• 3.3.1 不同道次变形量下所得AZ31 镁合金丝材的极图分析34-35
• 3.3.2 不同道次变形量下所得丝材的平均Schmid因子35-37
• 3.3.3 不同道次变形量下所得丝材的晶粒取向分析37-38
• 3.4 道次变形量对AZ31 镁合金丝材力学性能的影响38-41
• 3.4.1 道次变形量对AZ31 镁合金热拉拔丝材强度的影响38-40
• 3.4.2 道次变形量对AZ31 镁合金热拉拔丝材显微硬度的影响40-41
• 3.5 织构强度对力学性能的影响41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 温度及冷却条件对AZ31 镁合金丝材组织、织构及力学性能的影响43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 温度对热拉拔后AZ31 镁合金丝材组织的影响43-48
• 4.2.1 道次变形量对AZ31 镁合金丝材显微组织的影响43-45
• 4.2.2 温度对AZ31 镁合金丝材动态再结晶组织分数的影响45-48
• 4.3 拉拔温度对AZ31 镁合金丝材织构的影响48-51
• 4.3.1 不同拉拔温度下所得AZ31 镁合金丝材的织构极图分析48-49
• 4.3.2 不同变形温度下所得丝材的平均Schmid因子49-50
• 4.3.3 不同变形温度下所得丝材的晶粒取向分析50-51
• 4.4 拉拔温度对AZ31 镁合金丝材力学性能的影响51-53
• 4.4.1 拉拔温度对AZ31 镁合金热拉拔丝材强度的影响51-52
• 4.4.2 拉拔温度对AZ31 镁合金热拉拔丝材显微硬度的影响52-53
• 4.5 织构强度对力学性能的影响53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章AZ31 镁合金丝材多道次连续热拉拔工艺研究55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 两道次一退火连续热拉拔工艺研究55-58
• 5.2.1 各退火道次AZ31 镁合金丝材显微组织分析55-57
• 5.2.2 各退火道次AZ31 镁合金丝材力学性能分析57-58
• 5.3 三道次一退火连续热拉拔工艺研究58-61
• 5.3.1 道次变形量对AZ31 镁合金丝材显微组织的影响58-60
• 5.3.2 各退火道次AZ31 镁合金丝材力学性能分析60-61
• 5.4 两种工艺对比61-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-75
• 致谢75

【参考文献】

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