AZ80A镁合金多向锻造和等通道转角挤压实验研究

论文摘要

镁是密排六方结构,只有有限的滑移系,又缺乏有效的强化相,限制了镁合金比强度的大幅度提高。研究表明,多向锻造（MDF）和等通道转角挤压（ECAE）容易实现细化晶粒,已成为提高镁合金强度和塑性一种有效手段。本文采用光学显微镜、万能拉伸试验机对变形后的材料进行了微观组织观察和室温力学性能的测试。旨在研究MDF和ECAE变形过程中Mg-Al-Zn系合金AZ80A镁合金的微观组织演变规律,并探讨了其晶粒细化机制。研究了变形后合金的热稳定性,以期提出改善AZ80A镁合金室温强韧性的有效方法及理论。形变中合金晶粒细化至一定程度,继续变形晶粒尺寸基本稳定;MDF可以把晶粒细化到亚微米级,ECAE变形可以细化晶粒到10μm以下;在一定范围内增大道次和降低变形温度均有助于组织细化;重加热时动态再结晶组织得到一定程度的回复和软化,晶粒尺寸增大。本文系统研究了AZ80A合金MDF和ECAE过程中力学行为的变化。两种变形方式具有类似的变化规律为:硬度随着变形道次的增加先升高而后逐渐降低。抗压强度方面,MDF的变化规律是先升高而后下降,ECAE则是一直升高。MDF变形在第6道次时硬度达到最大值52.5HRA,抗压强度达到最大,约为375MPa;ECAE变形在第2道次时硬度达到最大值46.5HRA,6道次挤压后抗压强度达到最大,约为322MPa。MDF变形后的力学性能要明显好于ECAE变形后的力学性能。在高温下反复加热导致合金回复软化是AZ80A合金硬度值降低的主要原因。在相同变形条件下,适当地降低变形温度能有效提高合金的强度。AZ80A大变形组织的热稳定的规律是:MDF变形形成的动态再结晶组织在280℃加热时2小时以内,晶粒长大很小;320℃时,晶粒长大到20μm左右,但随温度变化不大;360℃左右时,晶粒急剧长大到50μm,热稳定性较差。ECAE变形的细化晶粒在320℃,2个小时以内加热处理,晶粒长大很小;在360℃时晶粒开始急剧长大,2小时加热时少量晶粒长到61μm。ECAE细化晶粒与MDF细化晶粒相比,具有很好的热稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金概述
• 1.2.1 镁合金的塑性变形特征
• 1.2.2 镁合金塑性变形机理
• 1.3 晶粒细化的方法
• 1.3.1 热机械控制
• 1.3.2 粉末冶金
• 1.3.3 快速凝固
• 1.3.4 大塑性变形
• 1.4 动态再结晶行为
• 1.5 多向锻造（压缩）技术研究进展
• 1.5.1 原理及特点
• 1.5.2 MDF 应变的度量方法
• 1.5.3 国内外研究现状
• 1.6 等通道转角挤压
• 1.6.1 ECAE 原理及特点
• 1.6.2 ECAE 的主要工艺参数
• 1.6.3 ECAE 的分类
• 1.6.4 ECAE 剪切应变的度量方法
• 1.6.5 ECAE 的剪切模式
• 1.6.6 ECAE 的国内外研究现状
• 1.7 本文研究的主要内容
• 第2章 试验材料和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 等通道转角挤压
• 2.2.2 多向锻造
• 2.2.3 室温压缩试验
• 2.2.4 光学显微组织观察
• 2.2.5 硬度测试
• 2.3 本章小结
• 第3章 AZ80A 镁合金MDF 变形的组织和性能研究
• 3.1 AZ80A 镁合金均匀化处理工艺
• 3.1.1 均匀化处理工艺对显微组织影响
• 3.1.2 均匀化处理工艺对力学性能影响
• 3.2 AZ80A 镁合金MDF 微观组织
• 3.2.1 变形道次的影响
• 3.2.2 多步法MDF 压缩后的微观组织
• 3.2.3 试样不同部位的组织差异
• 3.2.4 道次间重加热影响
• 3.3 AZ80A 镁合金MDF 细化组织的力学性能研究
• 3.3.1 洛氏硬度
• 3.3.2 室温压缩
• 3.3.3 试样不同部位的力学性能比较
• 3.4 MDF 工艺中材料的破裂行为研究
• 3.4.1 边部开裂
• 3.4.2 芯部微裂纹
• 3.5 本章小结
• 第4章 ECAE 变形合金的组织和性能研究
• 4.1 ECAE 变形合金的显微组织研究
• 4.1.1 不同温度下ECAE 挤压后的微观组织
• 4.1.2 不同路径ECAE 4 道次后的微观组织
• 4.1.3 BC 路径下不同道次ECAE 挤压后的微观组织
• 4.1.4 多步法ECAE 挤压后的微观组织
• 4.1.5 道次间重加热影响
• 4.2 ECAE 变形合金细化组织的力学性能研究
• 4.2.1 洛氏硬度
• 4.2.2 室温压缩
• 4.2.3 试样不同部位的力学性能比较
• 4.3 本章小结
• 第5章 MDF 和ECAE 热稳定性研究
• 5.1 MDF 热稳定性研究
• 5.1.1 MDF 微观组织热稳定性
• 5.1.2 MDF 力学性能的稳定性
• 5.2 ECAE 热稳定性研究
• 5.2.1 ECAE 微观组织热稳定性
• 5.2.2 ECAE 组织力学性能的稳定性
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢