發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 20:25

　　近年來(lái),隨著能源與環(huán)境問題的日益突出,節(jié)能和環(huán)保成為人類文明健康發(fā)展的必要選擇,綠色、科學(xué)、可持續(xù)的發(fā)展理念深入人心。因此,作為最輕的工程結(jié)構(gòu)金屬材料,同時(shí)兼具良好的比剛度、比強(qiáng)度和可回收性,鎂合金的重要性逐漸得到認(rèn)可,鎂合金材料的開發(fā)與應(yīng)用已成為國(guó)際研究熱點(diǎn)。由于鎂合金的室溫塑性較差,高溫超塑性變形被認(rèn)為是加工復(fù)雜形狀鎂合金汽車部件的有效方法。然而,在現(xiàn)有的商業(yè)鎂合金牌號(hào)中,兼具優(yōu)異室溫與高溫力學(xué)性能且低成本的成分相對(duì)較少,亟待開發(fā)新型鎂合金體系。同時(shí),高合金含量雙輥鑄軋（TRC）鎂合金板材面臨著“偏析組織難調(diào)控、加工變形易開裂”的難題,目前尚缺少有效的解決方案,嚴(yán)重阻礙了高效的TRC技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用。本文以目前應(yīng)用最為廣泛的Mg-Al-Zn體系為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出高Al（⁸ wt%）且低Sn含量的Mg-Al-Sn-Zn體系,該體系同時(shí)具備高體積分?jǐn)?shù)的低熔點(diǎn)Mg₁₇Al₁₂相和熱穩(wěn)定性好的細(xì)小Mg₂Sn顆粒,在室溫與高溫下都表現(xiàn)出優(yōu)異性能。分別以鑄軋合金（TRC-ATZ821）、傳統(tǒng)鑄錠（IC-AT... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

異步軋制變形路徑示意圖[26]

第1章緒論5圖1.2（a）AZ91合金短流程混合軋制工藝示意圖以及（b）相應(yīng)的室溫與高溫拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線[28]Fig.1.2(a)TheschematicdiagramofshortflowrollingprocessforAZ91alloyand(b)correspondingroomandhightemperaturetensileengineeringstress-straincurves[28]新型軋制工藝有極大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，但每種工藝也都存在其固有的缺點(diǎn)，比如異步軋制的板材彎曲和軋機(jī)震顫現(xiàn)象，累積疊軋對(duì)板材表面處理的高要求，襯板軋的模式在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)難度大。同時(shí)新型軋制技術(shù)對(duì)設(shè)備要求相對(duì)于常規(guī)軋制也更高，因此，目前的工業(yè)級(jí)別板材生產(chǎn)還是以常規(guī)多道次軋制技術(shù)為主。1.2.2鎂合金雙輥鑄軋技術(shù)研究現(xiàn)狀鑄錠開坯流程是制備鎂合金板材的傳統(tǒng)方法中必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)于中厚板材的制備具有重要意義。然而，對(duì)于制備薄板帶材而言，鑄錠開坯流程增加了工藝路線的復(fù)雜性，同時(shí)也提高了加工成本，從而制約了鎂合金薄板材料在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。而雙輥薄帶連續(xù)鑄軋（簡(jiǎn)稱雙輥鑄軋或鑄軋，TRC）工藝的出現(xiàn)，創(chuàng)新性的解決了這一問題[5,9]。圖1.3為TRC工藝的原理示意圖[29]。主體結(jié)構(gòu)包括澆注口、兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)的軋輥以及金屬板和軋輥共同圍成的熔池。將熔融狀態(tài)的金屬液體從澆注口澆入到熔池中，隨著軋輥的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)完成鑄造和軋制兩道工序，直接得到板坯�？梢钥闯�，TRC這項(xiàng)技術(shù)具有低成本、短流程、高效率的特點(diǎn)，同時(shí)，由于金屬液直接澆注在軋輥上，具有較快的冷卻速度，并伴隨著軋輥的動(dòng)壓效應(yīng)，導(dǎo)致了TRC板坯相比于傳統(tǒng)鑄錠而言，在顯微組織細(xì)化上具有明顯的優(yōu)勢(shì)[6-8]。因?yàn)橛猩鲜鰞?yōu)勢(shì)，TRC技術(shù)自問世之初便受到了廣泛的關(guān)注，目前已經(jīng)在鋁、銅等合金上有較為成熟的應(yīng)用[30,31]，但在鎂合金中的應(yīng)用目前

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6尚存在一些問題[17]。因此，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)工業(yè)級(jí)TRC鎂合金以及相應(yīng)的后續(xù)精軋進(jìn)行了大量的理論研究工作[32-35]。圖1.3雙棍鑄軋示意圖[36]Fig.1.3Theschematicdiagramoftwinrollcasting[36]目前的TRC鎂合金板材制備面臨的最大問題是產(chǎn)品內(nèi)部組織中嚴(yán)重的反偏析與中心線偏析[10-13]。由于鑄軋過程的冷速較快，同時(shí)伴隨著旋轉(zhuǎn)軋輥帶來(lái)的動(dòng)壓效應(yīng)，溶質(zhì)擴(kuò)散時(shí)間短且擴(kuò)散條件較差，這使得富含溶質(zhì)的液相在變形過程中凝固易發(fā)生偏析，而往往溶質(zhì)富集的液相會(huì)從內(nèi)部被壓到外表面，形成反偏析[6,10]。中心線偏析是TRC鎂合金中一種典型的且不可避免的微觀組織特征，是由于糊狀帶的不完全凝固而出現(xiàn)在鑄軋坯帶的最終凝固區(qū)[37]。在中心形成的偏析通道的尺寸至少比它們附近的樹枝晶大一個(gè)數(shù)量級(jí)[38]，且此偏析很難通過后續(xù)的熱處理及加工來(lái)消除，通常會(huì)保留到最終的產(chǎn)品中[37]，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的性能。TRC合金中的偏析現(xiàn)象難以完全根據(jù)經(jīng)典的溶質(zhì)再分配理論來(lái)解釋，類似于高壓壓鑄過程，有意外力作用下的液體流動(dòng)現(xiàn)象需要考慮。一旦鑄件凝固過程中被施加外力，在固相分?jǐn)?shù)高于枝晶搭接點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，晶�；驑渲⑾嗷ネ茢D來(lái)補(bǔ)償外部應(yīng)力作用。在這個(gè)過程中，晶粒運(yùn)動(dòng)通過擴(kuò)展晶間區(qū)域?qū)е铝梭w積增加。因此，周圍的液體在壓力驅(qū)動(dòng)下可以流入到膨脹的晶間區(qū)域內(nèi)，從而形成了偏析帶[37,39]。反偏析和中心線偏析兩種宏觀偏析影響了微觀組織的均勻性從而導(dǎo)致產(chǎn)品的力學(xué)性能不穩(wěn)定。Park等人[11]在制備的TRC-AZ91合金中，發(fā)現(xiàn)了大量網(wǎng)狀的Mg17Al12偏析相，如圖1.4所示[11]，這導(dǎo)致了該材料的室溫延伸率僅

【參考文獻(xiàn)】：
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