【摘要】：鎂合金具有密度低、比強度高等優(yōu)良特性,是目前實際應用中最輕的金屬結構材料,被廣泛應用于汽車、航空航天、電子和軍工等領域。大尺寸鎂合金鑄棒作為加工大尺寸擠壓件和鍛造件的必需原料,在裝甲、導彈外殼及汽車輪轂等方面具有廣闊的應用前景。然而大尺寸鎂合金鑄棒的生產面臨諸多難題,鑄棒橫截面尺寸越大,偏析和熱裂傾向越嚴重,導致鑄棒成品率偏低,同時其變形加工能力較差。針對上述問題,本文以半連續(xù)鑄造生產的直徑600mm的AZ80A鎂合金大尺寸鑄棒為研究對象,進行半連續(xù)鑄造過程數(shù)值模擬及均勻化退火工藝研究。1.AZ80A鎂合金半連續(xù)鑄造過程數(shù)值模擬。采用鑄造模擬軟件Pro CAST進行半連續(xù)鑄造過程的數(shù)值模擬,研究鑄造溫度等工藝參數(shù)對溫度場及應力場分布的影響。模擬結果表明:AZ80A鎂合金鑄棒的液穴深度隨著鑄造溫度的升高和拉坯速度的加快而增加,隨著冷卻強度的提高而減小;糊狀區(qū)深度隨著鑄造溫度的升高和冷卻強度的提高而減小,隨著拉坯速度的加快而增加;拉坯速度對液穴深度和糊狀區(qū)深度的影響最大。AZ80A鎂合金鑄棒的表層受壓應力作用,內部則受拉應力作用;鑄棒的等效應力隨著鑄造溫度的升高,拉坯速度的加快和冷卻強度的提高而增大。在穩(wěn)態(tài)情況下,AZ80A鎂合金鑄棒心部的熱裂傾向均高于鑄棒邊部;鑄棒的熱裂傾向隨著鑄造溫度的升高和二冷區(qū)冷卻強度的提高而減小,隨著拉坯速度的加快而增大,而一冷區(qū)冷卻強度的提高對其影響較小。直徑600mm的AZ80A鎂合金大尺寸鑄棒合理的鑄造工藝參數(shù)范圍為:鑄造溫度680~700℃,拉坯速度20~25mm/min,一冷換熱系數(shù)1000~1500W/m~2·K,二冷換熱系數(shù)4000~5000W/m~2·K。2.AZ80A鎂合金均勻化退火工藝研究。采用顯微組織觀察和力學性能測試等方法,研究不同位置鑄態(tài)合金,以及不同均勻化退火工藝下合金顯微組織和力學性能的差異,確定最佳均勻化退火工藝參數(shù),同時建立均勻化退火動力學方程。實驗結果表明:從AZ80A鎂合金鑄棒的心部至邊部,β-Mg17Al12相逐漸變?yōu)閿嗬m(xù)分布,枝晶臂間距和第二相百分含量逐漸減小,α-Mg基體顯微硬度逐漸增大;鑄態(tài)合金的抗拉強度逐漸增大,屈服強度相對穩(wěn)定,延伸率有增大趨勢;鑄態(tài)合金的室溫拉伸斷口表現(xiàn)出沿晶脆性斷裂特征。隨著高溫拉伸試驗溫度的升高,鑄態(tài)AZ80A鎂合金的抗拉強度逐漸降低,延伸率逐漸增大,鑄態(tài)合金的高溫拉伸斷口表現(xiàn)出韌性斷裂特征。均勻化態(tài)A Z80A鎂合金的抗拉強度和延伸率,較鑄態(tài)合金均有所提升,室溫拉伸斷口表現(xiàn)出具有塑性特征的解理斷裂形貌;鑄棒心部和邊部的最佳均勻化退火工藝參數(shù)分別為420℃下保溫10h,以及400℃下保溫15h,同時選擇400℃下保溫20h作為直徑600mm的AZ80A鎂合金大尺寸鑄棒的最佳均勻化退火工藝參數(shù)。以Al元素的枝晶分布情況為基礎,建立的AZ80A鎂合金均勻化退火動力學方程為(?),計算結果與實驗結果基本相符合。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG292;TG166.4

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本文編號：2521544