發(fā)布時(shí)間：2020-10-01 20:01

　　 鎂合金以其密度小、比強(qiáng)度高、減震性好等一系列優(yōu)點(diǎn)廣受汽車(chē)行業(yè)的青睞,尤其是變形鎂合金板材可通過(guò)二次沖壓成形來(lái)滿(mǎn)足不同形狀、尺寸車(chē)身結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)要求,更加具有廣闊的應(yīng)用前景。Mg-Al-Mn系合金由于具有較高的強(qiáng)度、良好的塑韌性和耐蝕性等優(yōu)勢(shì)成為變形鎂合金領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而,與其他變形鎂合金相同,該系合金在塑性變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的基面織構(gòu),這嚴(yán)重制約了板材沖壓成形性能的提高,從而限制了其在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。因此,如何弱化Mg-Al-Mn系合金板材的基面織構(gòu)是提高其成形性能的關(guān)鍵,這對(duì)于拓展鎂合金在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用范圍具有重要意義。本文以Mg-5Al-0.3Mn合金為研究對(duì)象,采用顯微金相觀察、SEM及EDS分析、XRD分析、EBSD分析、拉伸和杯突測(cè)試等分析手段,研究微量Ca及退火工藝對(duì)合金顯微組織與成形性能的影響,通過(guò)優(yōu)化合金成分與退火工藝,旨在提高板材的室溫成形性能。主要研究結(jié)果如下:(1)微量Ca添加沒(méi)有導(dǎo)致鑄態(tài)Mg-5Al-0.3Mn合金中新相的形成,但隨Ca含量的增加,合金組織逐漸細(xì)化,晶界處呈網(wǎng)狀和粗大骨骼狀分布的β-Mg_(17)Al_(12)相逐漸向細(xì)小骨骼狀和顆粒狀發(fā)生轉(zhuǎn)變,并且在基體中的分布變得更加離散均勻。對(duì)Mg-5Al-0.3Mn-xCa合金進(jìn)行相同工藝的熱軋變形,發(fā)現(xiàn)Ca添加促進(jìn)了熱軋過(guò)程中{1011}壓縮孿晶和剪切帶的形成,并促使合金基極偏離ND方向,導(dǎo)致基面織構(gòu)強(qiáng)度明顯降低。織構(gòu)的弱化主要?dú)w因于{10-11}壓縮孿晶和剪切帶促進(jìn)再結(jié)晶晶粒形核,此外,Ca添加導(dǎo)致合金c/a值減小對(duì)基面織構(gòu)弱化也具有一定促進(jìn)作用。(2)微量Ca添加使熱軋態(tài)Mg-5Al-0.3Mn合金板材的杯突值明顯升高,但當(dāng)Ca含量大于0.1wt.%之后,杯突值的升高趨勢(shì)變得平緩。對(duì)Mg-5Al-0.3Mn-xCa合金板材進(jìn)行相同工藝的退火處理,發(fā)現(xiàn)退火可進(jìn)一步弱化合金的基面織構(gòu),并顯著提高其室溫成形性能,隨Ca含量的增加,合金板材的屈服強(qiáng)度(?)_s、延伸率δ和塑性應(yīng)變比(?)逐漸降低,而應(yīng)變硬化指數(shù)(?)和杯突值IE逐漸升高。當(dāng)Ca含量為0.3wt.%時(shí),合金板材的綜合性能最好,其室溫屈服強(qiáng)度(?)_s、延伸率(?)、(?)值、(?)值和杯突值IE分別為187MPa、22.3%、0.25、2.46和4.18mm。(3)退火工藝對(duì)Mg-5Al-0.3Mn-0.3Ca合金板材的顯微組織與成形性能具有顯著影響:隨退火溫度的升高和退火時(shí)間的延長(zhǎng),合金中再結(jié)晶晶粒所占比例逐漸增加,平均晶粒尺寸逐漸增大,杯突值呈先升高后降低的趨勢(shì),當(dāng)退火溫度為400℃,退火時(shí)間為1.5h時(shí),合金板材的杯突值最高,且綜合性能最好。該退火工藝下Mg-5Al-0.3Mn-0.3Ca合金板材的屈服強(qiáng)度(?)_s、延伸率(?)、(?)值、(?)值和杯突值IE分別為182MPa、23.1%、0.28、2.35和4.87mm。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U465.2;TG146.22;TG156.2
【部分圖文】：

１．２．１滑移逡逑滑移是鎂合金中最基本的變形方式。根據(jù)滑移方向的不同，鎂合金中的滑逡逑移系可分為＜ａ＞滑移（如圖１．１）和＜（：＋＆＞滑移（如圖１．２）。其常見(jiàn)的滑移系如表逡逑１．１所示［９，１（）］�；凭哂锌赡嫘�，其開(kāi)動(dòng)的難易程度主要取決于臨界分切應(yīng)力逡逑（ＣＲＳＳ）的大小。鎂及鎂合金中各個(gè)滑移系開(kāi)啟的ＣＲＳＳ關(guān)系為：ＣＲＳＳＣＲＳＳ逡逑柱面＜ＣＲＳＳＭ［１１—１３］。其中，基面＜ａ＞滑移所需的ＣＲＳＳ最小，為０．４５？０．８１ＭＰａ，逡逑因此在變形過(guò)程中最容易開(kāi)啟，其主要作用是在室溫變形時(shí)容納大部分的塑性逡逑應(yīng)變。柱面＜ａ＞滑移的ＣＲＳＳ較高，約為４０ＭＰａ，故在室溫下較難開(kāi)啟。而錐面逡逑＜ｃ＋ａ＞滑移的ＣＲＳＳ約為基面＜ａ＞滑移的１００倍，即４５？８１ＭＰａ，因此在室溫下更逡逑難開(kāi)啟。該滑移常發(fā)生在應(yīng)力高度集中的區(qū)域內(nèi)，可單獨(dú)提供五個(gè)獨(dú)立的滑移逡逑系。根據(jù)ＶｂｎＭｉｓｅｓ法則［１４］可知，五個(gè)滑移系的同時(shí)開(kāi)啟才會(huì)使多晶材料產(chǎn)生均逡逑勻的塑性變形。因此

材料仍然依靠進(jìn)口。但隨著科技的發(fā)展以及加工工藝的日趨成熟，國(guó)內(nèi)變形鎂逡逑合金的研究也取得一定進(jìn)展。重慶大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的１６種高塑性變形鎂合金已成逡逑為國(guó)家牌號(hào)，部分合金化學(xué)成分如表１．２所示。圖１．４給出了傳統(tǒng)變形鎂合金與逡逑新型變形鎂合金體系的力學(xué)性能對(duì)比。由圖可知，與傳統(tǒng)的Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ和逡逑Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ系合金相比，新型Ｍｇ－Ｇｄ－Ｙ－Ｍｎ、Ｍｇ－Ｓｎ－Ａｌ和Ｍｇ－Ａｌ－Ｍｎ系合金在強(qiáng)逡逑度改善的基礎(chǔ)上塑性顯著提高。尤其是Ｍｇ－Ａｌ－Ｍｎ系合金，其抗拉強(qiáng)度可與傳統(tǒng)逡逑商用Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ系鎂合金相媲美，但延伸率可達(dá)到２０％以上，明顯高于Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ逡逑系合金以及新型Ｍｇ－Ｇｄ－Ｙ－Ｍｎ和Ｍｇ－Ｓｎ－Ａｌ等變形鎂合金，表現(xiàn)出良好的塑性加逡逑工性能。并且，該系合金中無(wú)稀土元素添加，這進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。逡逑４逡逑

１緒論（２）晶粒尺寸逡逑晶粒尺寸對(duì)鎂合金板材的沖壓成形性能具有較大影響。Ｈｕａｎｇ等［４１］研宄，隨退火溫度升高，合金晶粒尺寸由７ｐｍ增大至１６ｐｍ，但其杯突值由８．３ｍ至７．５ｍｍ，如圖１．７所示。而Ｃｈｉｎｏ等［４２］研究發(fā)現(xiàn)，隨晶粒尺寸增大，合金形性能顯著提高。這是由于孿晶更容易在大尺寸晶粒中出現(xiàn)，從而促進(jìn)了的塑性變形。但當(dāng)晶粒尺寸過(guò)大時(shí)，合金中容易造成雜質(zhì)集中，這會(huì)導(dǎo)致的脆性增大，從而降低其沖壓成形性能。因此，為獲得具有良好沖壓成形的鎂合金產(chǎn)品，需合理控制鎂合金的晶粒尺寸。逡逑

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本文編號(hào)：2831941