本文關(guān)鍵詞：約束模壓溫形變對AZ31鎂合金晶粒度和力學(xué)性能的影響

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【摘要】：鎂合金由于具有密度低、電磁屏蔽等優(yōu)點，已被應(yīng)用到汽車、通信、電子設(shè)備等制造領(lǐng)域，但鎂合金抗拉強度低的問題限制了其進一步的推廣和應(yīng)用。根據(jù)金屬學(xué)原理，當金屬材料的晶粒尺寸細化到一定程度時，其抗拉強度會明顯提高。因此，開展制備細晶鎂合金的工藝研究有著非常重要的意義。采用約束模壓溫形變方法細化AZ31鎂合金晶粒，分析再結(jié)晶退火處理、約束模壓溫形變處理以及去應(yīng)力退火處理對AZ31鎂合金的晶粒和力學(xué)性能的影響，探索提高AZ31鎂合金力學(xué)性能的途徑，拓展AZ31鎂合金的應(yīng)用范圍。 通過對比分析微觀組織的細化和力學(xué)性能的改善，確定了有利于AZ31鎂合金約束模壓變形的再結(jié)晶退火工藝。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)275℃×60min的再結(jié)晶退火處理，試樣的微觀組織均勻且晶粒細小，，平均晶粒尺寸由29.8μm減小到19.8μm，斷后伸長率由9.6%提高到17.72%。選定275℃×60min作為AZ31鎂合金約束模壓形變前的退火處理工藝。 采用有限元模擬軟件DEFORM-3D對約束模壓的變形過程進行了仿真模擬，分析了約束模壓壓彎變形后板料等效應(yīng)變的分布及大小；運用金屬塑性變形理論，計算了等效應(yīng)變的理論值。結(jié)果表明：板料約束模壓變形區(qū)的等效應(yīng)變理論值為0.58，DEFORM-3D模擬結(jié)果表明板料內(nèi)部的等效應(yīng)變分布均勻，而且模擬的等效應(yīng)變數(shù)值與理論值結(jié)果一致。 論文重點研究了約束模壓溫形變處理對AZ31鎂合金板料的晶粒細化和力學(xué)性能的影響，以及260℃×15min去應(yīng)力退火處理對約束模壓形變試樣的晶粒和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過一道次的約束模壓溫形變處理，AZ31鎂合金的平均晶粒尺寸由19.8μm細化到9.2μm，細化程度高達53.54%。隨著晶粒的細化，試樣的強度得到了提高。抗拉強度和屈服強度分別由240MPa和132MPa提高到285MPa和155MPa。試樣的斷后伸長率由17.72%下降到12.29%，而硬度由55.84HBW提高到69.16HBW。如一道次約束模壓溫形變的AZ31鎂合金試樣經(jīng)260℃×15min的去應(yīng)力退火處理，其平均晶粒尺寸由9.2μm增大到10.3μm，抗拉強度和屈服強度分別由285MPa和155MPa降低到280MPa和143MPa，但斷后伸長率由12.29%提高到了16.2%，此時試樣的硬度值是58.48HBW。
【關(guān)鍵詞】：AZ31鎂合金 約束模壓形變 晶粒細化 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 鎂合金10-15
• 1.1.1 鎂合金的應(yīng)用10-12
• 1.1.2 鎂合金零部件的加工方法12
• 1.1.3 影響鎂合金塑性變形的因素12-14
• 1.1.4 鎂合金的熱處理14-15
• 1.2 細晶材料15-18
• 1.2.1 細晶材料的制備16-17
• 1.2.2 細晶鎂合金的制備17
• 1.2.3 晶粒細化對鎂合金強度的影響17-18
• 1.3 約束模壓形變技術(shù)簡介18-19
• 1.4 約束模壓形變研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 論文選題背景及技術(shù)路線21-24
• 1.5.1 選題意義和研究內(nèi)容21
• 1.5.2 技術(shù)路線21-24
• 第二章 實驗材料和實驗設(shè)備24-34
• 2.1 實驗原始材料24-25
• 2.2 實驗設(shè)備25-27
• 2.2.1 箱式電阻加熱爐25-26
• 2.2.2 光學(xué)顯微鏡26-27
• 2.2.3 單向拉伸試驗所用設(shè)備27
• 2.3 試樣的再結(jié)晶退火處理27-31
• 2.3.1 退火處理方案27-28
• 2.3.2 退火對 AZ31 鎂合金板料微觀組織的影響28-29
• 2.3.3 退火對 AZ31 鎂合金板料力學(xué)性能的影響29-31
• 2.4 約束模壓形變溫度和應(yīng)變速率的選擇31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 板料約束模壓變形的力學(xué)分析及數(shù)值模擬34-42
• 3.1 等效應(yīng)變的理論計算34-36
• 3.2 約束模壓過程的數(shù)值模擬36-39
• 3.2.1 AZ31 鎂合金數(shù)據(jù)庫的建立36
• 3.2.2 200℃下 AZ31 鎂合金的拉伸試樣及拉伸設(shè)備36-37
• 3.2.3 200℃下 AZ31 鎂合金的拉伸速率選擇37-38
• 3.2.4 200℃下 AZ31 鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線38-39
• 3.3 有限元模擬結(jié)果及分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 AZ31 鎂合金約束模壓溫形變的實驗研究42-56
• 4.1 實驗試樣42-43
• 4.2 實驗裝置43-45
• 4.2.1 約束模壓溫形變模具43-44
• 4.2.2 約束模壓溫形變的實驗裝置44-45
• 4.2.3 約束模壓形變時試驗機的壓下速度45
• 4.3 實驗方案45-46
• 4.4 實驗結(jié)果與分析46-54
• 4.4.1 約束模壓溫形變處理對 AZ31 鎂合金晶粒大小的影響46-48
• 4.4.2 約束模壓溫形變試樣的單向拉伸試驗48-49
• 4.4.3 約束模壓溫形變處理對 AZ31 鎂合金抗拉強度的影響49-50
• 4.4.4 約束模壓溫形變處理對 AZ31 鎂合金屈服強度的影響50-51
• 4.4.5 約束模壓溫形變處理對 AZ31 鎂合金塑性的影響51-52
• 4.4.6 約束模壓溫形變處理對 AZ31 鎂合金硬度的影響52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文64

【參考文獻】

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本文編號：585794