Mg-Al-Mn-Si变形镁合金组织、性能及热变形行为的研究

发布时间：2020-04-20 23:25

【摘要】： 本文采用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究了Si元素对Mg-3Al-0.4Mn (AM30)合金铸态和挤压态显微组织和力学性能的影响规律;利用等温热压缩试验,获得了AM30-0.1Si和AM30-0.5Si合金的流动应力-应变曲线,构建出了这两种合金的挤压极限图,并且研究了在变形过程中两种合金的热变形行为和显微组织演变,研究结果表明: 微量Si元素的添加能够细化AM30合金的晶粒。Si含量的增加,合金的晶粒尺寸越小,铸态AM30合金的平均晶粒尺寸由80μm减小到AM30-1Si合金的67μm;挤压态AM30合金的晶粒尺寸由21μm减小到AM30-1Si合金的15μm。Si元素的加入会降低铸态AM30-xSi合金的力学性能,随着Si含量的增加,AM30合金抗拉强度由198Mpa降低到177Mpa,屈服强度由58Mpa降低到48Mpa,延伸率从14.3%减小到8.6%;AM30-xSi合金经过挤压变形后力学性能能够大幅的提高,Si的加入也能够进一步提高AM30-xSi合金的强度。随着Si含量的增加,强度上升,塑性降低,加入1.0%Si后合金的屈服强度和抗拉强度最高,分别为190Mpa和285Mpa,增幅分别为17.3%和15%,延伸率为11.0%;挤压态AM30-xSi合金经过T5(200℃-4h)处理后,合金的力学性能基本得到了提高,为最佳时效工艺。采用双曲正弦关系描述所有应力下的AM30-xSi合金在高温塑性变形过程中流动应力、应变速率和变形温度之间的相互关系,求得的材料常数为: (1) AM30-0.1Si合金:应变硬化指数n=5.597,变形激活能Q=180KJ/mol,流动应力峰值与Z参数之间的关系为:ln[sinh(aσp)]=-5.34047+0.18365lnZ。 (2) AM30-0.5Si合金:应变硬化指数n=5.462,变形激活能Q=186KJ/mol,流动应力峰值与Z参数之间的关系为::ln[sinh(aσp)]=-5.4739+0.18769lnZ。根据校正后的峰值应力σp和温度补偿的应变速率因子Z的关系,再结合挤压力计算公式: p =σ( 0.171+1.86lnR+4mlb /db3)和温升计算公式:构建出AM30-0.1Si和AM30-0.5Si合金的挤压极限图,对比可以得出Si的加入降低AM30合金的可挤压性能,但是Si的加入量对AM30合金的可挤压性能影响不大。 AM30合金在加入了Si元素后,有助于促进合金在热变形过程中动态再结晶的发生,随着加入Si元素的增加,合金在较低的变形温度(200-300℃)和较快的应变速率(1S-1)下,动态再结晶越容易进行。当应变速率一定时,温度的升高有助于动态再结晶的发生及再结晶晶粒的长大;当变形温度一定时,应变速率的增大不利于动态再结晶的发生;随着变形量的增大,位错密度增大,使的动态再结晶可以进行。
【图文】：

示意图,晶体结构,滑移系,示意图

图 1-1 镁的晶体结构示意图[10]Fig.1-1 crystal structure of Mg主要的滑移系 (a) {0001}<1120> (b) {1012}<1120> (c) {1011}<1120>

示意图,正向挤压,反向挤压,工艺

图 1-2 正向挤压和反向挤压工艺示意图[28]1-挤压锭 2-挤压筒 3-挤压模 4-挤压杆 5-挤压垫 6-模座Fig.1-2 Obverse and reverse extrusion techniques
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.22

【引证文献】