本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金板材在不同限制模壓條件下組織和性能研究

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【摘要】：鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,它具有密度小,比強(qiáng)度高、易于回收等諸多優(yōu)點(diǎn)。鎂合金板材已被用于航空制造、軍工設(shè)備、醫(yī)療器械等多種行業(yè)。但由于鎂合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu),室溫下滑移系少,塑性較差,限制了它的使用。研究表明,晶粒細(xì)化不僅能提高金屬材料強(qiáng)度同時(shí)還能提高其塑性。因此,研究鎂合金的晶粒細(xì)化對推廣鎂合金的應(yīng)用有重要意義。限制模壓變形是一種有效的細(xì)化金屬板材晶粒的途徑。本文以AZ31鎂合金板材為實(shí)驗(yàn)材料,對再結(jié)晶退火處理后的板材進(jìn)行限制模壓實(shí)驗(yàn)來提高其強(qiáng)度,改善其塑性。論文采用數(shù)值模擬研究了不同模壓變形方式下等效應(yīng)變的累積情況,以期從理論上明確不同變形方式的差異;采用金相測試及單向拉伸實(shí)驗(yàn)研究了限制模壓溫度、道次、變形方式、變形速率及再結(jié)晶退火對AZ31鎂合金板材晶粒尺寸與力學(xué)性能的影響。得出以下結(jié)論:1)對原始板材進(jìn)行不同條件的再晶退火處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:板材在275℃×60min的退火條件下,微觀組織均勻且細(xì)小,平均晶粒尺寸從原始的24.83μm細(xì)化到19.59μm。抗拉強(qiáng)度由原始態(tài)的234MPa提高到了245MPa,屈服強(qiáng)度由138 MPa提高到了145 MPa,伸長率由14.57%提高到了18.59%。確定限制模壓前的退火參數(shù)為275℃×60min。2)采用Deform-3D有限元軟件對 平行模壓、180°交叉模壓、90°交叉模壓‖三種模壓變形方式下,等效應(yīng)變的累積情況進(jìn)行分析,得到等效應(yīng)變的大小分別為2.40、2.40和2.39,最大值與最小值的差值為0.47、0.44和0.43。結(jié)果表明:從力學(xué)角度分析,三種模壓方式的變形程度相近。3)在初始應(yīng)變速率為10-2s-1下,對AZ31鎂合金板材進(jìn)行250℃和300℃不同模壓方式的二道次限制模壓變形,隨著模壓溫度的升高,道次的增加,晶粒尺寸越來越小,組織更加均勻。在250℃下,經(jīng)三種模壓方式變形二道次后,相較于平行模壓,后兩種交叉模壓變形獲得的組織更均勻細(xì)小,其中300℃下經(jīng)90°交叉模壓法獲得的晶粒尺寸最小為4.47μm。4)對AZ31鎂合金板材進(jìn)二道次限制模壓變形,僅經(jīng)一道次平行模壓變形的板材,雖然板材晶粒得到細(xì)化,但組織不均勻,不利于晶粒間的協(xié)調(diào)變形,導(dǎo)致綜合力學(xué)性能下降。經(jīng)二道次平行模壓變形后,板材不僅晶粒得到細(xì)化而且組織更加均勻,板材的強(qiáng)度得到提高,伸長率得到改善。經(jīng)過 180°交叉模壓和90°交叉模壓‖變形后的板材力學(xué)性能相差不大,但抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比平行模壓后的有所降低,伸長率有所提高,可能是不同模壓方式下,晶粒取向發(fā)生了改變,導(dǎo)致力學(xué)性能產(chǎn)生差異。5)當(dāng)變形溫度為250℃時(shí),對AZ31鎂合金板材進(jìn)行不同速率下一道次模壓,隨著應(yīng)變速率降低,有利于獲得均勻細(xì)小的等軸晶,板材綜合力學(xué)性能提高。對限制模壓后板材進(jìn)行275℃×1h的再結(jié)晶退火,相比退火前,板材的強(qiáng)度和伸長率都得到提高。在應(yīng)變速率為10-3s-1下的模壓板材退火后綜合力學(xué)性能較好,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度從原始態(tài)的245MPa、145MPa提高到340MPa,181MPa,伸長率從18.59%提高到為21.34%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG166.4;TG306

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本文編號：1288617