本文關(guān)鍵詞：AE42鎂合金軋制成型研究

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【摘要】：鎂合金作為新型的結(jié)構(gòu)材料已廣泛地應(yīng)用于汽車、航天航空、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域。由于我國鎂合金的軋制工藝的不成熟,所以鎂合金板材的應(yīng)用受到了嚴(yán)重的限制。本文將AE42稀土鎂合金作為研究對象,主要研究AE42鎂合金的熱壓縮及軋制變形行為。本文主要采用OM、SEM及XRD對AE42鎂合金鑄態(tài)的顯微組織及室溫力學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究表明:AE42鎂合金鑄態(tài)組織中含有白色的α-Mg相,還存在大量呈體心正交晶體結(jié)構(gòu)的呈塊狀、短棒狀及針狀相Al11RE3(或Al4RE),該相沿晶界或跨晶界分布;另外還有少量呈立方Laves晶體結(jié)構(gòu)的顆粒狀A(yù)l2RE相,該相彌散分布于晶界處及晶粒內(nèi)部。在室溫下,鑄態(tài)AE42鎂合金的力學(xué)性能不高,σb、σs和δ分別為117.6MPa、53.2MPa和10.87%。對AE42鎂合金進(jìn)行400℃均勻化退火,12 h的處理后,利用Gleeble-3500熱力模擬儀對AE42鎂合金進(jìn)行不同變形溫度和應(yīng)變速率下的熱壓縮試驗。結(jié)果表明,AE42鎂合金的流變應(yīng)力隨著變形溫度的降低而增加,隨應(yīng)變速率的升高而增加。其真應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化可分為加工硬化,流變軟化和動態(tài)平衡三個階段。在全部試驗范圍內(nèi),雙曲正弦函數(shù)形式方程可以用來較好的描述變形溫度、應(yīng)變速率及真應(yīng)力之間的本構(gòu)關(guān)系。對熱壓縮變形后的AE42鎂合金進(jìn)行顯微組織觀察后發(fā)現(xiàn),在變形過程中,組織的變化包括孿晶、動態(tài)再結(jié)晶(DRX)及兩種方式同時出現(xiàn)的混合組織。在應(yīng)變速率一定時,隨著變形溫度的升高,孿晶數(shù)量逐漸減少直至消失,再結(jié)晶組織逐漸增多,晶粒尺寸逐漸長大。當(dāng)變形溫度一定時,隨著應(yīng)變速率的增大,再結(jié)晶組織逐漸增多且晶粒尺寸逐漸細(xì)化,部分變形晶粒沿45°方向被拉長,在拉長晶粒周圍并伴隨有孿晶組織出現(xiàn)。利用真應(yīng)變?yōu)?.5的應(yīng)力值構(gòu)建AE42鎂合金的熱加工圖。從熱加工圖中可以得出:材料的可加工區(qū)域可分為兩個部分,分別為:1)domain#1:350-450℃/0.001s-1-0.5s-1,此區(qū)域內(nèi)功率耗散效率較大,最高為28%,變形晶粒發(fā)生了完全的動態(tài)再結(jié)晶;2)domain#2:275-375℃/0.001s-1-0.1s-1,此區(qū)域內(nèi)功率耗散效率相對較小,最高為18%,晶粒發(fā)生了部分動態(tài)再結(jié)晶。功耗耗散系數(shù)隨著動態(tài)再結(jié)晶程度和晶粒尺寸的增加而增加。而不可加工區(qū)域的范圍為250-450℃/1s-1-10s-1,在該區(qū)域內(nèi)可以觀察到絕熱剪切帶和基體裂紋的出現(xiàn),在材料的塑性加工過程中應(yīng)盡量避免。根據(jù)熱加工圖和實際的生產(chǎn)需要確定了AE42鎂合金的軋制工藝參數(shù)的范圍,并分析了軋制變形量、軋制溫度、軋制道次以及軋制方向?qū)Π宀慕M織、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:增加軋制道次或者提高軋制溫度均可以改善板材的表面質(zhì)量;隨著軋制變形量、軋制溫度和軋制道次的增加,合金組織中孿晶數(shù)量減少,動態(tài)再結(jié)晶區(qū)域逐漸增加,再結(jié)晶晶粒的尺寸隨軋制溫度的升高而增加。通過XRD分析研究了軋制變形過程中宏觀織構(gòu)的變化規(guī)律。經(jīng)過軋制后的AE42鎂合金板材在表面形成了{(lán)0002}基面強(qiáng)織構(gòu),表現(xiàn)出了明顯的各向異性。而顯微組織和宏觀織構(gòu)的變化嚴(yán)重影響了板材的室溫力學(xué)性能,隨著軋制道次的增加,宏觀織構(gòu)強(qiáng)度逐漸減弱;而隨著軋制溫度的升高,板材的宏觀織構(gòu)強(qiáng)度出現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律。而改變板材的軋制方向可以得到晶粒尺寸細(xì)小均勻的等軸晶,并可以明顯弱化板材的基面織構(gòu)強(qiáng)度,減小板材的各向異性,提高板材的塑性變形能力。綜合對板材宏觀形貌、顯微組織、織構(gòu)以及室溫力學(xué)性能的分析,得到優(yōu)化后AE42鎂合金的軋制工藝參數(shù):變形量75%,軋制溫度為450℃,軋制道次為8道次,在該工藝參數(shù)下,板材的σb、σs和δ可分別達(dá)到235.57MPa、140.11MPa和16.08%,相比于鑄態(tài)分別提高了97%、156%和39%。
【關(guān)鍵詞】：AE42 鎂合金 熱壓縮 熱加工圖 軋制
【學(xué)位授予單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG339
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 鎂及鎂合金的特點及應(yīng)用13-16
• 1.1.1 鎂及鎂合金的特點13-14
• 1.1.2 鎂合金的應(yīng)用14-16
• 1.2 稀土鎂合金16-17
• 1.2.1 稀土資源16
• 1.2.2 稀土在鎂合金中的作用16
• 1.2.3 稀土鎂合金的研究進(jìn)展16-17
• 1.3 鎂合金的熱壓縮變形行為17-19
• 1.3.1 本構(gòu)關(guān)系18
• 1.3.2 熱加工圖18-19
• 1.4 鎂合金的軋制19-21
• 1.4.1 軋制壓下量19-20
• 1.4.2 軋制溫度20
• 1.4.3 軋制方式20-21
• 1.5 鎂合金的織構(gòu)及其影響因素21
• 1.6 本文研究背景及主要內(nèi)容21-23
• 1.6.1 研究背景21-22
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容22-23
• 第2章 試驗材料與方法23-31
• 2.1 試驗材料23
• 2.2 試驗設(shè)備及方法23-29
• 2.2.1 均勻化退火處理23-24
• 2.2.2 熱壓縮試驗24-25
• 2.2.3 軋制試驗25-26
• 2.2.4 室溫拉伸實驗26-28
• 2.2.5 硬度測試28-29
• 2.3 微觀組織分析測試方法29-31
• 2.3.1 金相分析29
• 2.3.2 XRD分析29-30
• 2.3.2.1 物相分析29-30
• 2.3.2.2 XRD宏觀織構(gòu)分析30
• 2.3.3 SEM觀察及EDS分析30
• 2.3.4 EPMA元素分析30-31
• 第3章 AE42鎂合金鑄態(tài)顯微組織與力學(xué)性能31-36
• 3.1 引言31
• 3.2 AE42鎂合金的鑄態(tài)顯微組織及室溫力學(xué)性能研究31-35
• 3.2.1 AE42鎂合金的鑄態(tài)顯微組織及分析31-33
• 3.2.3 鑄態(tài)AE42鎂合金的室溫力學(xué)性能分析33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 AE42鎂合金的熱變形行為及熱加工圖36-61
• 4.1 引言36
• 4.2 AE42鎂合金的均勻化退火處理36-37
• 4.3 AE42鎂合金熱變形后的宏觀形貌37-38
• 4.4 AE42鎂合金的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線38-41
• 4.4.1 變形溫度對AE42鎂合金變形曲線及峰值應(yīng)力的影響38-40
• 4.4.2 應(yīng)變速率對AE42鎂合金變形曲線及峰值應(yīng)力的影響40-41
• 4.5 AE42鎂合金材料的熱壓縮本構(gòu)方程41-52
• 4.5.1 冪指數(shù)形式42-44
• 4.5.2 指數(shù)形式44-48
• 4.5.3 雙曲正弦函數(shù)形式48-52
• 4.6 AE42鎂合金熱加工圖的建立52-54
• 4.6.1 熱加工圖的構(gòu)建準(zhǔn)則52
• 4.6.2 熱加工圖的構(gòu)建過程52-54
• 4.6.3 可加工區(qū)域與不可加工區(qū)域分析54
• 4.7 熱壓縮變形過程中顯微組織演變54-59
• 4.7.1 變形溫度對AE42鎂合金顯微組織的影響54
• 4.7.2 應(yīng)變速率對AE42鎂合金顯微組織的影響54-57
• 4.7.3 熱加工圖中AE42鎂合金顯微組織的分析57-59
• 4.7.3.1 可加工區(qū)域顯微組織的分析57
• 4.7.3.2 不穩(wěn)定區(qū)域顯微組織的分析57-59
• 4.8 本章小結(jié)59-61
• 第5章 AE42鎂合金軋制變形行為61-84
• 5.1 引言61
• 5.2 軋制變形量對AE42鎂合金板材顯微組織的影響61-64
• 5.2.1 板材的宏觀形貌61-62
• 5.2.2 板材的金相顯微組織62-64
• 5.3 軋制道次對AE42鎂合金板材顯微組織及力學(xué)性能的影響64-72
• 5.3.1 板材的宏觀形貌64-65
• 5.3.2 軋制道次對板材顯微組織的影響65
• 5.3.3 軋制力與軋制道次的關(guān)系65-68
• 5.3.4 軋制道次對AE42鎂合金板材宏觀織構(gòu)的影響68-70
• 5.3.5 軋制道次對板材室溫力學(xué)性能的影響70-71
• 5.3.6 AE42鎂合金板材室溫斷口形貌分析71-72
• 5.4 軋制溫度對AE42鎂合金板材顯微組織及力學(xué)性能的影響72-78
• 5.4.1 板材的宏觀形貌72-73
• 5.4.2 軋制溫度對板材顯微組織的影響73-74
• 5.4.3 軋制力與變形溫度的關(guān)系74
• 5.4.4 軋制溫度對AE42鎂合金板材宏觀織構(gòu)的影響74-76
• 5.4.5 軋制溫度對AE42鎂合金板材力學(xué)性能的影響76-77
• 5.4.6 AE42鎂合金板材室溫斷口分析77-78
• 5.5 軋制方向?qū)E42鎂合金板材組織及性能的影響78-83
• 5.5.1 板材的宏觀形貌78-79
• 5.5.2 板材的金相顯微組織79
• 5.5.3 軋制方向?qū)E42鎂合金板材宏觀織構(gòu)的影響79-81
• 5.5.4 軋制方向?qū)E42鎂合金板材力學(xué)性能的影響81-82
• 5.5.5 AE42鎂合金板材在不同軋制方向下的斷口形貌分析82-83
• 5.6 小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 致謝91-92
• 作者簡介92

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 ;一種新的鎂合金AE42×1[J];輕合金加工技術(shù);1992年07期

2 吳偉;李紅;李鋒;陳立佳;單飛虎;;熱處理對AE42壓鑄鎂合金低周疲勞行為的影響[J];特種鑄造及有色合金;2012年04期

3 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張瑞;AE42鎂合金軋制成型研究[D];青海大學(xué);2016年

，

本文編號：874309