AJ和AE系铸造镁合金的挤压变形与热处理制度研究

论文摘要

镁合金产品目前主要采用铸造方法生产,但经过挤压、锻造、轧制等工艺生产出的变形产品具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能,可以满足更多样化结构件的需求。因此,通过变形来改善合金的组织,是提高其性能的有效手段。本文从铸造镁合金着手,研究的内容包括AJ、AE系镁合金的铸态组织,均匀化制度,以及挤压变形后及T5态热处理后的微观组织及力学性能,得出如下结论：1.研究发现Mg-Al-Sr合金锭坯的晶粒大小由Sr含量决定,Sr含量越高,合金的晶粒尺寸越小；Sr含量对Mg-Al-Sr合金锭坯中相的构成有重大影响,Sr含量比较低时合金中相主要由α-Mg、β-Mg17Al12和A14Sr相构成,随Sr含量增大Mg-Al-Sr合金中的β-Mg17Al12随之减少,当Sr含量较高时,有Mg17Sr2相出现。2. Mg-4.25Al-4.38RE合金的最佳浇注温度为700℃,合金铸态组织主要含有α-Mg相、Al11RE3相、A12Ce相及A1Mn相。Mg-4.25Al-4.38RE合金的最佳均匀化退火制度为450℃×10h。3.Mg-3A1合金挤压棒材的力学性能较相同合金成分的铸态力学性能有明显提高,抗拉强度增加80MPa；Mg-6A1合金挤压棒材的力学性能较相同合金成分的铸态力学性能有一定提高。含有不同Sr量的Mg-3A1和Mg-6A1合金锭坯经挤压后力学性能明显不同。含不同Sr量的Mg-6A1合金挤压棒材硬度明显高于含相同Sr量的Mg-3A1合金挤压棒材硬度,含Sr量为3%的Mg-6A1合金挤压棒材硬度最大,为55.6HV；含不同Sr量的Mg-3A1合金挤压棒材强度随Sr含量的增加而增大,延伸率减小,而含不同Sr量的Mg-6A1合金挤压棒材强度随Sr含量的增加反而减小,延伸率增大；含Sr 3%时Mg-3Al合金挤压棒材综合性能最佳,抗拉强度为285MPa,延伸率为18.8%。4. Mg-4.25Al-4.38RE合金的力学性能较AE44铸态力学性能有一定提高。Mg-4.25Al-4.38RE合金对挤压温度温度比较敏感,挤压温度越高晶粒尺寸越大,硬度也随之下降；Mg-4.25A1-4.38RE合金棒材力学性能随挤压温度的升高强度明显降低,挤压温度为150℃时合金棒材的拉伸强度最高,抗拉强度为260MPa,屈服强度为18lMPa；Mg-4.25Al-4.38RE合金经250℃挤压后棒材的延伸率最大,为19.7%。5.不同Sr含量的Mg-3A1和Mg-6Al合金挤压棒材经时效处理后棒材的强度随Sr含量的增加而下降。含3% Sr的Mg-3A1合金挤压棒材经200℃时效12h后棒材的综合力学性能最优,抗拉强度为280MPa,屈服强度为167MPa,延伸率为16.7%。6.研究发现不同浇铸温度制备的AE42合金挤压棒材经时效处理后硬度不同。低温浇注的AE42合金挤压棒材时效后硬度高于高温浇注的AE42合金挤压棒材时效后的硬度；AE42合金挤压棒材经200℃时效4h后棒材的综合力学性能最优,抗拉强度为250MPa,屈服强度为172MPa,延伸率为12.8%。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金材料概述
• 1.2.1 镁元素的性质
• 1.2.2 镁合金特点
• 1.2.3 镁合金材料的分类
• 1.2.4 镁合金的应用
• 1.3 铸造镁合金及变形镁合金
• 1.3.1 铸造镁合金的特点及用途
• 1.3.2 变形镁合金的特点及用途
• 1.4 镁合金强化处理
• 1.4.1 第二相强化
• 1.4.2 晶界强化
• 1.4.3 热处理强化
• 1.5 AJ及AE系列合金
• 1.5.1 AJ系合金特点
• 1.5.2 AE系合金特点
• 1.5.3 AJ系合金的研究现状
• 1.5.4 AE系合金的研究现状
• 1.6 本课题研究目的及主要内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料的选择
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 熔铸设备
• 2.2.2 挤压设备
• 2.3 实验过程及方法
• 2.3.1 熔铸处理
• 2.3.2 均匀化制度
• 2.3.3 挤压变形
• 2.3.4 热处理工艺
• 2.3.5 力学性能实验
• 2.3.6 显微组织分析方法
• 2.4 实验流程工艺图
• 第3章 AJ系和AE42镁合金凝固组织及均匀化制度研究
• 3.1 引言
• 3.2 AJ系合金的凝固组织及均匀化制度
• 3.2.1 Sr对AJ系合金晶粒尺寸的影响
• 3.2.2 Sr对AJ系合金微观组织的影响
• 3.2.3 均匀化制度对AJ系合金组织的影响
• 3.3 AE42合金的铸造组织及均匀化制度
• 3.3.1 浇铸温度对AE42合金组织的影响
• 3.3.2 XRD及扫描电镜分析结果
• 3.3.3 均匀化制度对AE42合金组织的影响
• 第4章 挤压及热处理对AJ系和AE42合金组织及力学性能的影响.
• 4.1 挤压变形对AJ系和AE42镁合金组织及力学性能的影响
• 4.1.1 挤压变形对AJ系镁合金组织及力学性能的影响
• 4.1.2 挤压变形对AE42镁合金的影响
• 4.2 热处理对AJ系和AE42合金挤压棒材的组织与力学性能影响
• 4.2.1 T5态与T6态热处理
• 4.2.2 T5态热处理对AJ系镁合金挤压棒材微观组织及力学性能的影响
• 4.2.3 T5态热处理对AE42镁合金组织及力学性能的影响
• 4.3 断口形貌分析
• 4.3.1 AJ系镁合金拉伸断口分析
• 4.3.2 AE42镁合金的拉伸断口分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢