鎂,密度為1.74g/cm3,是目前航天航空、電子通信、汽車領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的金屬材料之一。然而,鎂為密排六方結(jié)構(gòu)的晶體,在常溫下只能沿基面進(jìn)行滑移,塑性和延展性較差,從而大大限制了其生產(chǎn)應(yīng)用。等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)是在不改變材料尺寸的條件下制備超細(xì)晶鎂及鎂合金塊狀材料并提高其綜合性能的最有效的方法。很長一段時(shí)間以來,關(guān)于純鎂的ECAP變形研究一般是在高溫下進(jìn)行的,但是溫度升高會發(fā)生再結(jié)晶,導(dǎo)致晶粒尺寸變大,強(qiáng)化效果下降。所以,只有在較低的溫度下進(jìn)行ECAP擠壓,才能獲得理想的納米組織。研究表明,采用一些方法如施加背壓,降低擠壓速度及增大模具轉(zhuǎn)角等可以實(shí)現(xiàn)純鎂及鎂合金在200℃以下的ECAP擠壓,然而,這對于實(shí)現(xiàn)純鎂及其鎂合金在室溫下的ECAP擠壓還有一定難度,因?yàn)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)的鎂晶體在ECAP變形中很容易產(chǎn)生裂紋。為了解決純鎂在室溫?cái)D壓過程中開裂的問題,實(shí)現(xiàn)純鎂在室溫下的一道次塑性大變形,本文用鉆孔純鐵包套純鎂棒的方法,在室溫下以4mm/min的速度對φ8mm的純鎂棒包套后進(jìn)行ECAP擠壓。借助于鐵套對純鎂試樣在剪切變形過程中產(chǎn)生的應(yīng)力束縛作用,成功制備了表面無裂紋、晶粒細(xì)小、性能優(yōu)良的純鎂擠壓試樣。使用SEM-EBSD、維氏硬度計(jì)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)對一道次ECAP變形態(tài)及退火態(tài)的微觀組織、力學(xué)性能進(jìn)行了研究。對一道次ecap擠出前后純鎂的微觀組織和織構(gòu)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:熱擠壓后純鎂組織分布比較均勻,但是晶粒尺寸較大,而經(jīng)過一道次擠壓后的微觀結(jié)構(gòu)為拉長的帶狀組織,且分布不均,但是晶粒尺寸明顯細(xì)化。純鎂的變形織構(gòu)為典型的(0001)基面纖維織構(gòu),柱面織構(gòu)和錐面織構(gòu)相對較弱,純鎂試樣經(jīng)一道次擠壓后,織構(gòu)最強(qiáng)極與擠出方向發(fā)生了一定的偏移,約為15°左右,這是試樣在等通道擠出過程中,在通道角中受到剪切變形的結(jié)果,同時(shí),織構(gòu)極密度強(qiáng)度下降,這可能與形成了更多的小角度晶界有關(guān)。對一道次ecap擠出前后純鎂的壓縮力學(xué)性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:熱擠壓后,純鎂試樣屈服強(qiáng)度,壓縮強(qiáng)度均有明顯提高,而經(jīng)過一道次擠壓后又有所下降,這是ecap擠出過程中變形的不均勻性造成的;經(jīng)過熱擠壓后,純鎂的硬度增加,一道次擠壓后降低,這是試樣在ecap變形中組織分布不均勻造成的。對一道次退火后純鎂的微觀組織和織構(gòu)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:退火處理后,一方面,晶粒發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶,晶界變得清晰,形成大量的等軸晶,在200℃×30min的退火條件下,退火組織分布最為均勻,晶粒平均尺寸也最小;另一方面,一道次擠壓試樣的(0001)基面織構(gòu)、(10-10)柱面織構(gòu)和(10-11)錐面織構(gòu)位置基本不變,但是織構(gòu)分布變得分散,織構(gòu)強(qiáng)度隨著退火時(shí)間的增加而降低,說明退火可以弱化織構(gòu),但是不會改變織構(gòu)的位置分布。退火處理后形成大量的等軸晶,大角度晶界逐漸增加。對一道次退火后純鎂的壓縮力學(xué)性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:退火處理后,試樣內(nèi)部由于變形不均勻引起的殘余內(nèi)應(yīng)力逐漸消除,發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶,材料的抗壓強(qiáng)度、壓縮率均有明顯提高,屈服強(qiáng)度則稍有下降,其中在退火30min的條件下各項(xiàng)力學(xué)性能達(dá)到最大,而此時(shí)的組織分布最為均勻,晶粒平均尺寸也最小。說明30min是該溫度下的最佳退火時(shí)間;同時(shí),純鎂的硬度均有所下降,說明經(jīng)過退火處理后,伴隨著試樣內(nèi)部大量的殘余內(nèi)應(yīng)力消失,位錯(cuò)密度降低導(dǎo)致材料硬度減小。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TG146.22;TG379
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鎂
        1.1.1 鎂的特性
        1.1.2 鎂的應(yīng)用
    1.2 鎂合金
        1.2.1 鎂合金分類
        1.2.2 鎂合金特性
        1.2.3 變形鎂合金
        1.2.4 鎂合金應(yīng)用
        1.2.5 鎂合金的塑性變形
    1.3 鎂及鎂合金大塑性變形技術(shù)
        1.3.1 等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)
        1.3.2 高壓扭轉(zhuǎn)技術(shù)
        1.3.3 多向鍛造
        1.3.4 累積疊軋焊
    1.4 鎂及鎂合金形變織構(gòu)
        1.4.1 織構(gòu)
        1.4.2 織構(gòu)的測定-EBSD技術(shù)
        1.4.3 EBSD的應(yīng)用
        1.4.4 織構(gòu)的表達(dá)
    1.5 等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝
        1.5.1 等通道轉(zhuǎn)角擠壓原理
        1.5.2 等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝參數(shù)
    1.6 本課題研究意義及內(nèi)容
第二章 材料制備及測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工藝
        2.2.1 正擠壓設(shè)備
        2.2.2 等通道轉(zhuǎn)角擠壓設(shè)備
    2.3 測試方法
        2.3.1 壓縮性能測試
        2.3.2 硬度測試
        2.3.3 EBSD分析
第三章 一道次擠壓態(tài)純鎂的組織及力學(xué)行為研究
    3.1 引言
    3.2 擠壓后純鎂的微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.1 組織分析
        3.2.2 織構(gòu)演變
    3.3 擠壓后純鎂的力學(xué)性能
        3.3.1 壓縮性能
        3.3.2 硬度
    3.4 小結(jié)
第四章 一道次退火態(tài)純鎂的組織及力學(xué)行為研究
    4.1 引言
    4.2 退火后純鎂的微觀結(jié)構(gòu)
        4.2.1 組織分析
        4.2.2 織構(gòu)演變
    4.3 退火后純鎂的力學(xué)性能
        4.3.1 壓縮性能
        4.3.2 硬度
    4.4 小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2860640