【摘要】：21世紀(jì)以來,全世界對于輕量化的需求日益增加,無論是日常生活中的汽車等交通工具,還是觸手可及的電腦、手機(jī)等生活用品,皆需要輕質(zhì)且性能優(yōu)異的金屬材料。作為輕質(zhì)金屬材料的鎂合金在輕量化方面有著越來越廣泛的應(yīng)用前景。而常規(guī)軋制的鎂合金板材具有塑性較差、強(qiáng)度較低的問題限制了其應(yīng)用范圍。針對此問題,本文以工業(yè)化量產(chǎn)的AZ31鎂合金板材為初始材料,結(jié)合累積疊軋工藝與彎曲變形工藝,成功制備了疊軋板材(Accumulative Roll Bonding板材簡稱ARB板材)、疊軋-彎曲變形板材(ARB板材彎曲變形后的板材,記為AE板材)、彎曲變形板材(初始板材彎曲變形后的板材,記為PE板材),期望開發(fā)一種可以制備強(qiáng)韌化鎂合金板材的技術(shù),闡明工藝參數(shù)(溫度、累積應(yīng)變量、退火工藝)對疊軋鎂合金板材、疊軋-彎曲變形鎂合金板材、彎曲變形鎂合金板材組織與性能的影響規(guī)律,揭示其相關(guān)機(jī)理,主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)溫度對疊軋鎂合金板材表面質(zhì)量影響很大,提高疊軋溫度可以消除疊軋板材表面裂紋;循環(huán)道次為2次,450℃、550℃累積疊軋變形過程中存在大量的剪切變形,導(dǎo)致疊軋鎂合金板材顯微組織中均存在明顯的V形剪切帶,板材界面附近均存在大量細(xì)小的動態(tài)再結(jié)晶晶粒,其尺寸約為600nm-2μm,其出現(xiàn)的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象很可能與界面焊合有著密切的聯(lián)系;高溫疊軋更加有利于疊軋界面的有效焊合,促使疊軋板材光學(xué)金相顯微組織中的界面消失;加工硬化和疊軋板材界面焊合情況兩個方面共同作用影響著累積疊AZ31鎂合金板材抗拉強(qiáng)度,加工硬化越大促使板材強(qiáng)度提高,疊軋板材界面焊合情況越差降低板材強(qiáng)度,兩者的共同作用是導(dǎo)致450℃疊軋板材與550℃疊軋板材抗拉強(qiáng)度相差無幾的原因。隨著循環(huán)道次由1增加5,550℃疊軋板材顯微組織中均存在大量V剪切帶,其中伴隨著大量的動態(tài)再結(jié)晶,動態(tài)再結(jié)晶的晶粒尺寸約為500nm-1μm之間,然而其板材延伸率并沒有顯著降低5%左右,其值穩(wěn)定在10%-12%左右,板材斷裂表現(xiàn)出一定的韌性斷裂特征,其抗拉強(qiáng)度先由260MPa提高至310MPa最后穩(wěn)定在350MPa左右,其主要原因是累積疊軋產(chǎn)生的加工硬化、顯著細(xì)化晶粒,循環(huán)道次的增加,促使更多的孿晶,孿晶界數(shù)量顯著增多導(dǎo)致強(qiáng)度進(jìn)一步提高。(2)隨著循環(huán)道次數(shù)增加,疊軋-彎曲變形板材抗拉強(qiáng)度逐步降低。其原因是隨著循環(huán)道次數(shù)增加,疊軋板材界面數(shù)量越多,彎曲變形后促使界面結(jié)合強(qiáng)度減弱,界面焊合強(qiáng)度不佳,則不利于板材抗拉強(qiáng)度的提高;隨著循環(huán)道次的增加,疊軋-彎曲變形板材非基面取向晶粒的比重顯著增加,導(dǎo)致其板材屈服強(qiáng)度由215MPa降低至198MPa,斷裂延伸率從12.1%提高至22.8%;鎂合金板材其非基面取向晶粒比重顯著增加的原因有兩方面:一方面,累積疊軋鎂合金板材前期積累的應(yīng)變量,有助于彎曲變形增加非基面取向晶粒的比重。另一方面,彎曲變形作用可以促使鎂合金板材非基面取向晶粒數(shù)量的增加,二者對于疊軋-彎曲變形板材非基面取向晶粒比重的顯著增加至關(guān)重要,缺一不可。(3)ARB3板材、AE3板材(ARB3板材彎曲變形后的板材,記為AE3板材)經(jīng)300℃不同時間退火后,其晶粒尺寸隨著退火時間從2min至30min,晶粒尺寸逐步增加。ARB3板材、AE3板材界面隨著退火時間的增加,其疊軋界面焊合呈現(xiàn)更好的趨勢,界面出現(xiàn)完全冶金焊合的現(xiàn)象,退火時間增加有利于疊軋界面的焊合,累積疊軋工藝溫度采用高溫是后續(xù)退火改善疊軋焊合界面的重要基礎(chǔ),后續(xù)退火時間適當(dāng)延長是進(jìn)一步改善疊軋焊合界面同時控制晶粒尺寸的重要途徑;對于具有歷史累積大應(yīng)變量的鎂合金板材而言,退火可以促使其非基面取向晶粒比重的顯著增加,且歷史累積應(yīng)變量越大,對于后續(xù)退火過程中,非基面取向晶粒比重的增加幅度越大;對于具有歷史累積大應(yīng)變量的鎂合金板材而言,彎曲變形可以促使鎂合金板材非基面取向晶粒比重在后續(xù)退火過程中進(jìn)一步增加;彎曲變形和退火處理是改變鎂合金板材晶粒取向、弱化鎂合金板材基面織構(gòu)的兩個重要途徑,其目的的達(dá)成是有一些必要的條件,其中的必要條件是:彎曲變形或退火處理前,鎂合金板材必須具有較大的歷史累積應(yīng)變量。彎曲變形和退火共同作用促使疊軋-彎曲變形板材出現(xiàn)雙峰織構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG339

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2589097