AZ31镁合金板材大应变轧制成形工艺研究

论文摘要

高性能变形镁合金板材,在航空、航天、汽车、电子、通讯等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。但由于镁合金具有密排六方结构,轧制成形性能差,采用传统制备工艺生产镁合金板材时存在工艺流程长、成品率低、力学性能和低温成形性不够理想等问题,从而限制了变形镁合金板材的发展。因此,研究短流程、低成本、高性能的镁合金板材生产工艺具有重要意义。本论文研究了镁合金板材的单道次大应变轧制成形工艺,以AZ31镁合金为研究对象,研究了轧制变形过程中的组织演变规律及相关机理问题。研究结果表明：采用大应变轧制工艺可以在250-400℃较宽的温度区间内成功制备出晶粒尺寸细小的镁合金板材,随轧制温度的升高,晶粒尺寸会发生一定程度的长大,但获得的板材都具有优异的综合力学性能。以80%的变形量单道次轧制变形时,在250℃下轧制获得的板材的强度最高,抗拉强度和屈服强度达到了339和267MPa；在400℃轧制变形时的镁合金板材平均晶粒尺寸为4.4μm,其抗拉强度、屈服强度和断后延伸率分别为309MPa,232MPa和26%,这种板材在200℃的温度下长时间保温时仍具有很好的热稳定性；在同样的轧制温度条件下,随着轧制变形应变速率的增大,发生动态再结晶需要的临界变形量减小,在400℃下以为50s-1的应变速率轧制时,10%的轧制变形量就可以诱发动态再结晶,而当应变速率为3s-1时,50%的变形量时才能诱发较明显的动态再结晶；当道次变形量为80%,应变速率高于10s-1时,在300℃下轧制变形就能实现完全动态再结晶,且随着应变速率的增大,材料的组织会更加细化。与传统轧制成形工艺相比,大应变轧制成形可以拓宽轧制成形温度区间,获得组织均匀细小,综合力学性能优异的镁合金板材。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 镁合金的塑性加工成形性能
• 1.2.1 镁合金的变形机制
• 1.2.2 变形镁合金中的织构
• 1.2.3 镁合金的塑性成形工艺
• 1.3 短流程制备镁合金板材工艺的研究现状
• 1.3.1 镁合金液态铸轧
• 1.3.2 镁合金半固态铸轧
• 1.4 镁合金的晶粒细化技术
• 1.4.1 等径角挤压
• 1.4.2 高压扭转
• 1.4.3 多向锻造
• 1.4.4 交叉辊轧制
• 1.4.5 累积叠轧
• 1.4.6 等径角轧制
• 1.4.7 异步轧制
• 1.5 论文研究的目的、意义及内容
• 第2章 试验过程及研究方法
• 2.1 试验工艺流程
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 AZ31镁合金铸锭的制备
• 2.2.2 AZ31镁合金的均匀化处理
• 2.3 轧制工艺及试验
• 2.3.1 传统轧制
• 2.3.2 大应变轧制
• 2.3.3 AZ31镁合金的热模拟工艺
• 2.3.4 退火处理
• 2.4 试验分析检测方法
• 2.4.1 室温拉伸性能测试
• 2.4.2 显微硬度测试
• 2.4.3 金相观察
• 2.4.4 扫描电镜分析
• 2.4.5 透射电镜分析
• 2.4.6 X射线衍射分析
• 第3章 AZ31镁合金大应变轧制工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 AZ31镁合金的板坯组织特征
• 3.3 大应变轧制AZ31镁合金板材的组织和力学性能特征
• 3.3.1 板材宏观形貌
• 3.3.2 板材的显微组织
• 3.3.3 板材的宏观织构
• 3.3.4 板材的力学性能
• 3.4 轧制工艺参数对AZ31镁合金板材组织性能的影响
• 3.4.1 轧制温度的影响
• 3.4.2 板坯厚度的影响
• 3.4.3 均匀化处理工艺的影响
• 3.5 退火处理对板材组织和性能的影响
• 3.5.1 显微组织
• 3.5.2 力学性能
• 3.6 本章小结
• 第4章 AZ31镁合金大应变轧制变形机理的研究
• 4.1 引言
• 4.2 AZ31镁合金的热轧流变行为
• 4.3 AZ31镁合金显微组织演变规律
• 4.3.1 变形量的影响
• 4.3.2 温度和应变速率的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）