镁-铝-锌系镁合金的细晶轧制工艺及高温超塑性变形行为

发布时间：2020-11-10 05:37

　　 镁及其合金储存丰富,并具有低密度、高比强度等优势,在国防军事、汽车、医疗、计算机等众多行业具有较好应用前景。但是,镁具有密排六方结构,且易被氧化和腐蚀,由于独立滑移系的不足,使得塑性变形能力较差,难以成形,导致其利用率较低,从而限制了其应用。因此,如何克服镁合金加工成形较差的难题,尤其是高铝含量镁合金,一直困扰着镁合金领域的研究学者。最近几年,国内外通过大变形如搅拌摩擦、高压扭转和等通道挤压等方法来制备细晶AZ91合金。这些方法通过大幅度塑性变形细化晶粒,使其取向和基面织构得到改善,从而提高了镁合金的塑性成形性能及强度。因此,深入研究一种简单的细晶超塑性镁-银-锌系薄板的轧制工艺,有利于镁合金在工业中大批量应用。本文主要进行了镁-铝-锌系镁合金的细晶轧制工艺及高温超塑性变形行为的研究,总结出的主要结论有:(1)开发了镁合金细晶超塑性宽幅薄板的低压下量多道次轧制工艺;发现轧制AZ91合金板材退火再结晶晶粒尺寸仅为～3.1 μm;变形温度为250 ℃和300 ℃、应变速率为1.0×10-3 s-1拉伸变形时,断裂应变分别达到了 563%和735%。(2)对比铸造态、铸轧态以及挤压态三种初始组织状态,揭示出挤压态为制备轧制细晶超塑性AZ91薄板的理想初始状态;发现300 ℃拉伸时:挤压-轧制AZ91薄板的断裂应变(697.0%)明显优于铸造-轧制(302.4%)和铸轧-轧制(403.0%)薄板。(3)基于AZ91合金轧制前初始状态的优化,优化出较佳的预处理工艺为430 ℃/3 h;发现初始晶粒尺寸对轧制后组织影响较小,而300 ℃拉伸变形时,挤压-均质处理-轧制试样的断裂应变(694.3%)明显优于挤压-轧制(510.9%)和挤压-固溶处理-轧制(448.3%)合金。(4)基于AZ91合金轧制前初始状态和预热处理工艺的优化,研究了 Al含量(3%、6%、9%)对轧制薄板超塑性性能的影响,当变形温度为250 ℃和300 ℃时,发现随Al含量的增加,断裂应变迅速增大,分别为108.8%、326.8%、478.0%和182.6%、346.2%、694.3%,揭示出随A1含量的增加,Mg17Al12相增加,极大地提升了高温超塑性变形能力。(5)揭示出了液相辅助晶界滑移为轧制AZ91合金薄板主要的超塑性变形机制;通过截断样品的场发射组织观察,在实验中发现可动第二相粒子影响晶粒生长;同时,本文通过观察Mg17Al12相形态变化的方法为观察晶界滑移提供了一种简单手段。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TG339
【部分图文】：

Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＥＣＡＰ［４４］??１．５．２累计叠轧（ＡＲＢ）??图１．４为累积叠乳［５６］?（ＡＲＢ）的示意图，工艺流程如下：将制备的坯料按设置的??压下量先进行一道次乳制，再将乳制后的试样从中间截断，之后将两试样表面清洁干??净防止界面处污染，将截断的两块试样上下叠放在一起再次进行轧制，轧制后得到的??板材厚度为乳制前的一半，按此方法进行多次重复轧制，最终试样制备完成。ＡＲＢ突??破了普通乳制对乳制变形的束缚，可以实现单道次更大的塑性变形。轧制过程中单道??次压下量达５０％，大的压下量可以使试样界面处得到更好的结合。ＡＲＢ被视为获得细??晶超塑性金属板材的最为有效方法之一，可以细化镁合金板材组织，获得较小尺寸、??均匀分布的晶粒［５６，５７］，从而大大提高镁合金板材的加工成形能力与强度。但是，板材??界面问题仍然是镁合金实际生产应用中的一大难题。??１０??

?Ｌｅｖｅｌ：?１．２．４．６，８，１０．１２ｊｌ４Ｊ６?Ｌｅｖｅｌ：?１．２，４．６．８．１０．１２．１４??图１．６?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）分别为ＡＺ３１合金０、１、３道次ＡＲＢ后的极图［５７］??Ｆｉｇ．?１．６?Ｔｈｅ?ｐｏｌｅ?ｆｉｇｕｒｅｓ?ｏｆ?ＡＲＢｅｄ?ＡＺ３１?ａｌｌｏｙｓ?ａｆｔｅｒ?（ａ）?０；?（ｂ）?１?ａｎｄ?（ｃ）?３?ｐａｓｓｅｓ??ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［３７］??１．５．３大应变乳制（ＬＳＲ）??图１．７为大应变轧制［８］?（ＬＳＲ）的示意图，试样在一定温度下进行单道次大应变乳??讳ＩＪ，乳制过程中试样上下表面所受到的轧辊摩擦力相同。通过ＬＳＲ，可以去除试样中??的剪切带，变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化，并减弱了?（０００２）基面织构强度，??从而提高了试样的强度与塑性变形能力，但是该工艺难以制备塑性较差的高铝含量镁??合金板材。??１２??

?ｍｍ??图１．５?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）分别对ＡＺ３１合金进行０、１、２、３道次ＡＲＢ后的微??观组织［５７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ＡＲＢｅｄ?ＡＺ３１?ａｌｌｏｙｓ?ａｆｔｅｒ?（ａ）?０；?（ｂ）?１；?（ｃ）?２??ａｎｄ?（ｄ）?３?ｐａｓｓｅｓ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＾７］??ＲＤ?ＲＤ?ＲＤ??⑻／＾（ｂ）?（ｃ）??Ｌｅｖｅｌ：?１，２?Ａ６．８．１０，１２，１４．１６，１８，２０．２２?Ｌｅｖｅｌ：?１．２．４．６，８，１０．１２ｊｌ４Ｊ６?Ｌｅｖｅｌ：?１．２，４．６．８．１０．１２．１４??图１．６?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）分别为ＡＺ３１合金０、１、３道次ＡＲＢ后的极图［５７］??Ｆｉｇ．?１．６?Ｔｈｅ?ｐｏｌｅ?ｆｉｇｕｒｅｓ?ｏｆ?ＡＲＢｅｄ?ＡＺ３１?ａｌｌｏｙｓ?ａｆｔｅｒ?（ａ）?０；?（ｂ）?１?ａｎｄ?（ｃ）?３?ｐａｓｓｅｓ??ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［３７］??１．５．３大应变乳制（ＬＳＲ）??图１．７为大应变轧制［８］?（ＬＳＲ）的示意图，试样在一定温度下进行单道次大应变乳??讳ＩＪ，乳制过程中试样上下表面所受到的轧辊摩擦力相同。通过ＬＳＲ，可以去除试样中??的剪切带，变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化，并减弱了?（０００２）基面织构强度，??从而提高了试样的强度与塑性变形能力，但是该工艺难以制备塑性较差的高铝含量镁??合金板材。??１２??
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 ;Processing of AZ31 magnesium alloy by accumulative roll-bonding at gradient temperature[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2012年01期

2 尉胤红,王渠东,周海涛,朱燕萍,丁文江,Y.Chino,M.Mabuchi;轧制AZ91镁合金超塑性研究[J];高技术通讯;2002年09期

3 刘满平,马春江,王渠东,吴国华,朱燕萍,丁文江;工业态AZ31镁合金的超塑性变形行为[J];中国有色金属学报;2002年04期

本文编号：2877549