等径角轧制AM60镁合金板材的显微组织与力学性能

论文摘要

作为最轻的金属结构材料,镁合金特别是变形镁合金以其优异的综合性能表现出极其广阔的应用前景,高性能镁合金板材的研制已成为当今材料领域的研究热点。但常规轧制镁合金板材形成的强烈基面织构严重制约了镁合金板材的二次成形能力,因此,本文运用105o夹角模具采用等径角轧制工艺成功制备出AM60镁合金板材,分析了其经过等径角轧制之后微观组织和力学性能的变化,并对其进行了退火热处理,为制定合理的热处理工艺作参考。与普通轧制板材相比,研究结果表明:(1)等径角轧制后,AM60镁合金板材中产生了大量的孪晶并且有细密排列的孪晶生成,晶粒得到了细化,平均晶粒度由10μm左右下降到5μm左右,晶粒形状不规则,为典型的大变形组织。(2)等径角轧制后,AM60镁合金板材内晶粒c轴向轧制方向偏转了较大的角度,向非基面晶粒取向转变,改变了普通轧制板材强烈的(0002)基面织构,非基面织构的形成对板材二次成形有利。(3)等径角轧制后,晶粒细化,细密孪晶生成以及非基面晶粒取向都对流变行为产生了影响,晶粒细化,晶界协调变形能力增加,强度增大,塑性得到提高,应变硬化能力大大加强,尤其是沿轧向方向;沿轧向和横向的抗拉强度分别由轧制前的222MPa和268MPa增加至轧制后的372MPa和380MPa;沿轧向和横向的屈服强度由轧制前的156MPa和188MPa分别增加至轧制后的260MPa和265MPa。(4)退火处理后,晶粒趋向于均匀并等轴化,有条状晶粒出现,随着退火时间的延长,晶粒开始长大,孪晶逐渐消失,退火60分钟后,孪晶基本消失,条状晶粒趋于等轴化,晶界平直化,多为夹角约120°的三叉晶界,部分晶粒已经长大,但仍有细小晶粒存在。(5)退火处理后,晶粒长大、细密孪晶逐渐消失以及位错密度下降使板材的抗拉强度和屈服强度降低,但是晶粒的均匀等轴化使板材的塑性增强,断裂延伸率大大提高;另外,退火处理后,各晶面衍射峰强度有所降低,但等径角轧制所形成非基面晶粒取向依然存在,并没有从根本上改变等径角轧制AM60镁合金的非基面晶粒取向;观察到300℃×30min退火处理效果较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁合金的特点及应用
• 1.1.1 镁及镁合金的特点
• 1.1.2 镁及镁合金塑性变形的晶体结构
• 1.1.3 镁合金的基本性能
• 1.1.4 镁合金的应用
• 1.1.4.1 汽车行业
• 1.1.4.2 电子行业
• 1.1.4.3 在航空航天、国防军工等领域的应用
• 1.1.4.4 国内镁合金的发展与应用
• 1.2 镁合金的塑性加工技术
• 1.2.1 镁合金的塑性成形性能
• 1.2.2 锻造成形
• 1.2.3 挤压成形
• 1.2.4 轧制成形
• 1.2.5 拉拔成形与冲压成形
• 1.2.6 超塑性变形
• 1.3 大塑性变形技术的研究与发展现状
• 1.3.1 累积叠轧工艺
• 1.3.2 高压扭转工艺
• 1.3.3 等径角挤压工艺
• 1.3.4 连续剪切工艺
• 1.3.5 连续约束板带剪切工艺
• 1.3.6 连续大塑性变型工艺
• 1.3.7 ECAP-Conform 工艺
• 1.4 AM60 镁合金板材等径角轧制研究的意义
• 1.5 研究内容以及研究目的
• 第2章 实验过程与方法
• 2.1 实验流程
• 2.2 实验准备工作
• 2.2.1 配料
• 2.2.2 AM60 镁合金的熔炼工艺
• 2.3 退火处理
• 2.4 性能测试
• 2.5 微观组织分析
• 2.5.1 金相组织
• 2.5.2 晶粒取向
• 2.5.3 断口形貌
• 2.6 数据处理
• 2.6.1 强度
• 2.6.2 延伸率
• 第3章 等径角轧制AM60 镁合金板材的微观组织与力学性能
• 3.1 前言
• 3.2 等径角轧制基本原理
• 3.2.1 AM60 镁合金板材等径角轧制变形行为分析
• 3.2.2 有限元分析
• 3.2.3 几何模型和边界条件
• 3.2.4 材料模型
• 3.2.5 网格划分
• 3.3 模拟结果与分析
• 3.3.1 内侧倒角半径
• 3.3.2 通道夹角
• 3.4 AM60 镁合金板材等径角轧制工艺
• 3.5 试验结果与讨论
• 3.5.1 金相组织
• 3.5.2 晶粒取向
• 3.5.3 流变行为
• 3.5.4 抗拉强度
• 3.5.5 屈服强度
• 3.5.6 断裂延伸率
• 3.5.7 单向拉伸试样断口形貌
• 3.6 AM60 镁合金板材等径角轧制工艺优化
• 3.7 等径角轧制工艺的优点
• 3.8 本章小结
• 第4章 退火处理后AM60 镁合金板材的微观组织和力学性能
• 4.1 前言
• 4.2 试验结果与讨论
• 4.2.1 退火后的金相组织
• 4.2.2 退火后的晶粒取向
• 4.2.3 退火后的流变行为
• 4.2.4 退火后的抗拉强度
• 4.2.5 退火后的屈服强度
• 4.2.6 退火后的断裂延伸率
• 4.2.7 退火后的断口形貌
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （攻读学位期间所发表的学术论文目录）