【摘要】： 針對鎂合金壓鑄件性能低下,而傳統(tǒng)鍛壓工藝成本高的現(xiàn)狀,開發(fā)高效率、高品質(zhì)、低成本的高強(qiáng)韌構(gòu)件成形新工藝成為鎂合金成形技術(shù)研究的方向。 本論文基于“預(yù)成形鑄坯模壓成形”專利,系統(tǒng)研究了AZ81鎂合金在擠壓鑄造+等溫模鍛成形工藝條件下的組織性能演變規(guī)律以及熱處理對組織性能的影響,分析了AZ81鑄鍛復(fù)合成形工藝條件下的強(qiáng)韌化機(jī)制,為用鑄鍛復(fù)合成形工藝生產(chǎn)高強(qiáng)韌鎂合金結(jié)構(gòu)件奠定組織性能調(diào)控基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明: ①擠壓鑄造試樣的顯微組織主要由粗大的初晶α-Mg基體和高度混合的α-Mg+β-Mg17Al12共晶組織組成,平均晶粒尺寸為15.67μm;等溫模鍛成形過程中,β-Mg17Al12相逐漸破碎彌散并溶入基體,得到明顯細(xì)化的等軸再結(jié)晶晶粒組織,變形量越大,晶粒細(xì)化效果越好,在本實驗的最大變形量(60%)下合金的平均晶粒尺寸減小到3.39μm; ②等溫模鍛成形過程中由于試樣內(nèi)部應(yīng)變分布不均勻,形成近似鑄態(tài)組織的難變形區(qū),部分再結(jié)晶的小變形區(qū)以及幾乎再結(jié)晶完全的的中心大變形區(qū)。變形量對AZ81合金的動態(tài)再結(jié)晶有重要影響,隨著變形量的增加,合金再結(jié)晶完全的中心大變形區(qū)明顯變大,動態(tài)再結(jié)晶晶粒體積分?jǐn)?shù)顯著增加;當(dāng)鍛壓比≥60%時,構(gòu)件內(nèi)部變形區(qū)域均勻分布。 ③等溫模鍛能顯著提高合金的綜合力學(xué)性能,隨著變形量的增加,合金再結(jié)晶越充分,合金力學(xué)性能越好,在本實驗的最大變形量(60%)下合金抗拉強(qiáng)度為278.06MPa,屈服強(qiáng)度為161.24MPa,延伸率為11.36%,分別比擠壓鑄態(tài)試樣提高22.96%,16.70%和49.08%; ④擠壓鑄態(tài)試樣經(jīng)400℃×10h固溶+200℃×8h人工時效后達(dá)到硬化峰值,合金內(nèi)β-Mg17Al12相在晶內(nèi)彌散析出,宏觀硬度為78.7HRE,合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到262.49MPa,屈服強(qiáng)度達(dá)到146.06MPa,延伸率為8.46%;60%變形量鍛態(tài)試樣經(jīng)175℃×10h人工時效后達(dá)到硬化峰值,宏觀硬度為84.5HRE,抗拉強(qiáng)度為304.75 MPa,屈服強(qiáng)度為198.16 MPa,延伸率為11.24%。 ⑤鑄鍛復(fù)合成形過程中,合金發(fā)生明顯的動態(tài)再結(jié)晶,晶粒顯著細(xì)化,第二相破碎彌散并溶入基體,鑄造缺陷得到彌合修復(fù),合金綜合力學(xué)性能得到大幅提升。實驗確定AZ81擠壓鑄造預(yù)成形試樣在400℃變形溫度,2mm/s變形速度下進(jìn)行≥60%變形量的等溫模鍛成形,鍛后進(jìn)行175℃×10h人工時效,能獲得良好的綜合力學(xué)性能。
【圖文】：

圖 1.1 壓力對 Mg-Al 合金相圖的影響Fig 1.1 Effect of Mg-Al alloy map under pressure宏觀晶粒度、細(xì)化其顯微組織。金結(jié)晶的宏觀晶粒度的影響是復(fù)雜的，要視其他工藝條善合金與鑄型壁的熱交換條件，使生長中的枝晶破碎工藝選配得當(dāng)?shù)那闆r下，壓力結(jié)晶是可以使合金宏觀時，在某些條件下，壓力會促使發(fā)達(dá)柱狀晶的形成。的顯微組織(枝晶間距或晶胞尺寸)與其合金成分及凝固況下，壓力會細(xì)化合金的顯微組織，，對改善合金力學(xué)性析出及氣孔的形成。外部的壓力能提高氣體在合金中的溶解度，并阻止氣泡所致。氣泡的形成和氣體在合金中的溶解度有關(guān)，還關(guān)。只有當(dāng)氣泡形成所需要的分壓達(dá)到某個臨界值以力下結(jié)晶，這無疑對提高擠壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量是至關(guān)重

10裂。圖1.2 金屬鎂的晶體結(jié)構(gòu)Fig 1.2 Unit cell crystal of magnesium大量研究表明：提高變形溫度能顯著改善鎂合金的成形性能，而晶粒細(xì)化是改善多晶鎂變形結(jié)構(gòu)特征、提高鎂合金性能的重要途徑之一。從前面對鎂合金結(jié)構(gòu)特性及塑性變形機(jī)理來看，溫度升高后，外加滑移面被激活，滑移系統(tǒng)增多，因而塑性極大提高。晶粒細(xì)化降低晶界反向應(yīng)力使之更易于調(diào)整(a)兩相鄰晶粒間的重疊或無效位移(即晶界滑動及/或轉(zhuǎn)動)及(b)已孿生的穿晶體積，從而改善鎂合金的塑性。晶粒細(xì)化到一定程度可以保證多晶鎂合金具備充分的延性轉(zhuǎn)變能力。另一方面，根據(jù) Hall-Petch 公式[27]：1/20σ = σ+Kd(1.1)式中 σ 為多晶體屈服強(qiáng)度，σ0為單晶體強(qiáng)度，K 為常數(shù)，鎂的 Hall- Petch 系數(shù)Ky=280MPa
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG146.22

【引證文獻(xiàn)】

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1 王爽;曹韓學(xué);鄭會芬;郝婷婷;;AZ91D鎂合金在鑄鍛復(fù)合成形過程微觀組織的演變[J];熱加工工藝;2013年03期

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1 王爽;曹韓學(xué);鄭會芬;郝婷婷;;AZ91D鎂合金在鑄鍛復(fù)合成形過程微觀組織的演變[A];2013(第23屆)重慶市鑄造年會論文集[C];2013年

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1 郝婷婷;AZ91D鎂合金控制臂組織與力學(xué)性能研究[D];重慶大學(xué);2012年

本文編號：2676117