热挤压工艺对AZ91D镁合金组织性能的影响
发布时间：2020-08-08 05:24
【摘要】： 本文以铸态AZ91D镁合金为研究对象,对其铸态及均匀化退火的组织性能进行分析,然后在不同温度、不同挤压比的条件下进行挤压试验,测定挤压力和挤压后室温下的组织和力学性能。 AZ91D镁合金经400℃×15h均匀化退火后,分布在晶界以及枝晶间粗大的脆性γ- Mg17Al12相大部分溶入到α-Mg(Al、Zn)基体中,基本上为单相固溶体,晶粒均匀但有所长大,比铸态有利于合金的塑性变形。 无论坯料的初始状态是铸态还是均匀化退火态,挤压时所需的挤压力均随挤压温度的升高而降低,随挤压比的增大而增大。在相同的工艺参数下,材料经均匀化退火后挤压时所需的挤压力比铸态直接进行挤压时所需的挤压力小。 铸态直接进行挤压,在挤压温度为420℃、挤压比λ为45的工艺条件下,室温抗拉强度从挤压前168 MPa最大能提高到381MPa;坯料经均匀化退火后进行挤压,在挤压温度为420℃,挤压比λ为45的工艺条件下,室温抗拉强度从挤压前的232 MPa最大可提高到398 MPa。在相同的挤压温度下,当挤压比λ从15增加到45时,粗大晶粒变为均匀细小的等轴晶,合金的综合力学性能最好,并且发现挤压后的晶粒大小与挤压前的晶粒大小有关,当初始晶粒尺寸较大时,动态再结晶形成的新晶粒尺寸也较为粗大,反之亦然。因此,经长时间均匀化退火晶粒长大,挤压后晶粒比铸态直接挤压的要大。 无论是均匀化退火后挤压还是铸态直接挤压,同挤压前相比,抗拉强度、屈服强度、延伸率均明显提高。铸态挤压后合金的抗拉强度可由挤压前的168 MPa增加到381MPa,屈服强度可由挤压前的93 MPa增加到303 MPa,延伸率由4%提高到11%;坯料经均匀化处理后挤压所得到的合金抗拉强度可由挤压前的232 MPa增加到398 MPa,屈服强度可由挤压前的133 MPa增加到288 MPa,延伸率由8%提高到11%。在挤压前,铸态合金与均匀化退火后的性能差距较大,而经过挤压后,二者之间的力学性能差距明显缩小。 通过本次挤压试验,得出的最佳的挤压工艺参数为:铸态坯料直接挤压时的最佳工艺参数为挤压温度为420℃,挤压比为45;坯料经均匀化处理后挤压时的最佳工艺参数为挤压温度390℃,挤压比为45。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.22;TG371
【图文】：
为（1100±10）℃，熔化热为 8.71KJ/mol[3]。镁及其合金的一个重要特性是加热升温与散热降温都比其他金属快。纯镁的电极电位很低，电化学排序处于常用金属的最后一位，因此抗蚀性较差，在潮湿大气、淡水、海水和绝大多数酸、盐溶液中易受腐蚀。镁的化学活性很高，在空气中易氧化，所形成的氧化物膜疏松多孔，故对下层金属无明显保护作用。在高温下镁的氧化更为剧烈，若散热不充分，可发生燃烧。镁属于密排六方晶体结构，在室温下只有 1 个滑移面（0001），也称基面、底面或密排面，滑移面上有 3 个密排方向[ 20]、[ 110]和[ 2 0]，即密排六方晶体在室温下只有 3 个滑移系，如图 1.1 所示，其塑性比面心和体心立方金属都低，塑性变形需要更多地依赖于滑移与孪生的协调动作，并最终受制于孪生；滑移与孪生的协调动作是镁合金塑性变形的一个重要特征。室温下，镁合金的塑性较差，变形困难，且易出现变形缺陷，是镁合金自身性质决定的，也是制约变形镁合金加工成形的本质原因[7]。
第二章 试样制备及组织性能测试制备试验材料选为由山东富瑞德有限公司提供的 AZ91D 镁合金铸造棒料，铸（空冷），没有进行均匀化热处理。其中 D 表示该合金为高纯度合、Fe、Ni 的含量，可显著降低盐雾腐蚀速率，适用于制造潮湿或海水塑性成形产品。其成分见表 2.1。表 2.1 AZ91D 镁合金化学成份化学成分（%）Al Zn Mn Fe Si Cu Ni Ca9.0397 0.6402 0.2141 0.0029 0.0055 0.0007 0.0009 0.00尺寸： 190×500，见图2.1
中北大学学位论文此时常需要清理锯屑。Mg-Al二元合金相图见图 2.2[45]。根据相图分析可知：平衡结晶时，437℃发生共应：L→α-Mg（Al,Zn）＋γ-Mg17Al12，共晶点含 32.3％的Al，共晶温度时Al在中解度达最大为 12.7％，随温度下降溶解度迅速降低，室温时降至约 2％。因此，含 2％～12.7％范围内的镁合金，慢速冷却至相图中的液相线时，首先发生的是匀晶L→α-Mg（Al,Zn），伴随着缓慢冷却过程，液相、固相都能发生充分发生扩散，、固相成分分别沿相图的液相线、固相线改变；当冷至固相线时，匀晶反应结束，成分均匀的 α- Mg（Al,Zn）固溶体。继续冷却到固溶度曲线以下时，Mg-Al化合g17Al12相开始从α- 固溶体中沉淀析出，这一过程一直持续至室温。所以，常用的AZ金平衡结晶的室温组织为α- Mg（Al,Zn）固溶体与γ-Mg17Al12沉淀相的混合物，没晶组织。
本文编号：2785119
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.22;TG371
【图文】：
为（1100±10）℃，熔化热为 8.71KJ/mol[3]。镁及其合金的一个重要特性是加热升温与散热降温都比其他金属快。纯镁的电极电位很低，电化学排序处于常用金属的最后一位，因此抗蚀性较差，在潮湿大气、淡水、海水和绝大多数酸、盐溶液中易受腐蚀。镁的化学活性很高，在空气中易氧化，所形成的氧化物膜疏松多孔，故对下层金属无明显保护作用。在高温下镁的氧化更为剧烈，若散热不充分，可发生燃烧。镁属于密排六方晶体结构，在室温下只有 1 个滑移面（0001），也称基面、底面或密排面，滑移面上有 3 个密排方向[ 20]、[ 110]和[ 2 0]，即密排六方晶体在室温下只有 3 个滑移系，如图 1.1 所示，其塑性比面心和体心立方金属都低，塑性变形需要更多地依赖于滑移与孪生的协调动作，并最终受制于孪生；滑移与孪生的协调动作是镁合金塑性变形的一个重要特征。室温下，镁合金的塑性较差，变形困难，且易出现变形缺陷，是镁合金自身性质决定的，也是制约变形镁合金加工成形的本质原因[7]。
第二章 试样制备及组织性能测试制备试验材料选为由山东富瑞德有限公司提供的 AZ91D 镁合金铸造棒料，铸（空冷），没有进行均匀化热处理。其中 D 表示该合金为高纯度合、Fe、Ni 的含量，可显著降低盐雾腐蚀速率，适用于制造潮湿或海水塑性成形产品。其成分见表 2.1。表 2.1 AZ91D 镁合金化学成份化学成分（%）Al Zn Mn Fe Si Cu Ni Ca9.0397 0.6402 0.2141 0.0029 0.0055 0.0007 0.0009 0.00尺寸： 190×500，见图2.1
中北大学学位论文此时常需要清理锯屑。Mg-Al二元合金相图见图 2.2[45]。根据相图分析可知：平衡结晶时，437℃发生共应：L→α-Mg（Al,Zn）＋γ-Mg17Al12，共晶点含 32.3％的Al，共晶温度时Al在中解度达最大为 12.7％，随温度下降溶解度迅速降低，室温时降至约 2％。因此，含 2％～12.7％范围内的镁合金，慢速冷却至相图中的液相线时，首先发生的是匀晶L→α-Mg（Al,Zn），伴随着缓慢冷却过程，液相、固相都能发生充分发生扩散，、固相成分分别沿相图的液相线、固相线改变；当冷至固相线时，匀晶反应结束，成分均匀的 α- Mg（Al,Zn）固溶体。继续冷却到固溶度曲线以下时，Mg-Al化合g17Al12相开始从α- 固溶体中沉淀析出，这一过程一直持续至室温。所以，常用的AZ金平衡结晶的室温组织为α- Mg（Al,Zn）固溶体与γ-Mg17Al12沉淀相的混合物，没晶组织。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 李贝;AZ31镁合金变通道转角挤压数值模拟[D];太原科技大学;2012年
本文编号：2785119
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2785119.html
