论文摘要
镁及镁合金具有比重轻,比强度、比刚度高、阻尼性、减震性及切削加工性、导热性好,电磁屏蔽能力强,易于回收等一系列优点,受到人们的极大关注,被誉为“21世纪的绿色工程金属结构材料”。镁-铝-锌系镁合金,如AZ31和AZ61,作为挤压变形镁合金在商业应用上很受欢迎,AZ10镁合金是专为高塑性和快速挤压而设计的一种镁合金。众所周知,挤压制品的截面微观结构一般是不均匀的,而微观结构均匀的合金具有良好的力学性能,尤其是具有高塑性。因此研究镁合金的挤压制品微观组织均匀性具有重要意义。本课题采用物理模拟挤压技术,通过对一套热模拟挤压实验装置进行改进,使之能模拟实际工业挤压过程。并通过对AZ系列镁合金即AZ10、AZ31、AZ61、AZ91进行模拟挤压实验,观察挤压制品的组织均匀性情况,并对影响镁合金挤压制品组织均匀性的因素逐一进行研究,这些因素包括制品形状、挤压温度、挤压比、挤压速度、合金元素含量以及原始锭坯是否经均匀化处理等,并利用扫描电镜结合能谱仪对再结晶组织形状和分布进行研究,利用能谱仪对若干微区元素分布进行测定和分析,研究元素分布与组织均匀性的关系。研究表明,挤压成型过程使镁合金发生动态再结晶而获得均匀细小的等轴晶,AZ系列镁合金挤压制品的微观组织边部区域与心部区域存在差异,边部组织较均匀,均为再结晶的细晶粒,而心部组织不均匀,存在部分白色岛状组织,从边部到心部,岛状组织逐渐增多。随着挤压比的增大,白色岛状组织所占的面积比逐渐减小,组织逐渐均匀,晶粒逐渐变小,较高的挤压比可以消除不均匀的微观结构。随着挤压速度的增大,挤压制品组织变化不明显。随着挤压温度的增大,晶粒逐渐变大,再结晶面积比也逐渐增大,挤压前经均匀化的挤压组织较均匀,组织为大小不等的等轴晶,而挤压前未经均匀化的挤压制品组织存在挤压条纹,组织均匀性偏差,但平均晶粒尺寸更小,显微硬度也更高,挤压条纹中存在一些平行带,且平行带与挤压方向大约成45°的倾向,挤压条纹所含Al、Zn元素浓度比细晶区低。随着合金元素含量的增高,挤压制品组织晶粒逐渐变小,尤其对挤压前未经均匀化的合金晶粒变化更显著。AZ61镁合金压缩不同变形量后的显微组织显示,由于变形不均匀,压缩变形后有明显的组织分区特征,形成变形程度不同的三个区域,随着压缩变形量的逐渐增大,组织被再结晶的细晶区分隔开,组织趋于均匀,并且再结晶面积逐渐增多,三个区域的显微硬度随变形量的变化而发生变化。本论文可为获得高质量、组织均匀的镁合金挤压制品提供一定的理论指导。