镁合金拉拔工艺及组织性能的研究

论文摘要

本文设计了一种可加热控温的封闭的镁合金拉拔装置和拉拔模具,采用挤压和拉拔两种工艺成形了φ4.0mm×0.25mm的WE43镁合金细薄管;探讨了拉拔管材的壁厚变化特点;完成了对不同工艺参数条件下拉拔力的实测,分析了拉拔工艺参数对拉拔力的影响;并探讨了热处理对挤压WE43镁合金性能和组织的影响,以及变形量对WE43镁合金拉拔棒材的性能和组织的影响,分析了拉拔镁合金的变形机制。实验结果表明,本课题设计的拉拔装置和拉拔模具能够实现镁合金棒材和管材的拉拔。采用挤压、拉拔、机械加工以及热处理等一系列工艺成形出的φ4.0mm×0.25mm细薄镁合金管材壁厚均匀,组织性能良好,表面光洁度好。此细薄镁合金管的力学性能可达到:σb＞200MPa,δ＞15%。多道次拉拔和减小道次加工率能够减小管材在拉拔过程中所受的环向压应力,有效地阻止细薄管材在拉拔过程中增壁的倾向,也可以促进管材壁厚均匀化;T4处理也可以减小管材壁厚的增长。拉拔管材的延伸系数越大,所需的拉拔力越大;管材拉拔力随着拉拔速度的增加呈现先降低后增长的趋势,当v=0.25mm/s时拉拔力达到最小值,实现了拉拔速度的优化。本课题所设计的管材拉拔工艺切实可行,各道次的安全系数K均大于1,保证了棒材和管材拉拔过程中没有试样断裂现象。固溶处理能够明显改善挤压WE43镁合金的组织和性能,极大地减小了管材拉拔过程中发生折叠的几率。经过525℃×8h的固溶处理,合金具备良好的室温综合力学性能,组织中的稀土相呈细小颗粒状均匀分布于α-基体中。多道次拉拔使得WE43镁合金棒材的抗拉强度逐渐变大,伸长率逐渐减小。孪晶形核是拉拔镁合金的形核方式之一,有利于再结晶过程的进行和镁合金晶粒的细化。当变形程度达到84.2%时,晶粒由23μm减小到8μm以下。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纯镁及镁合金的特性
• 1.3 常用稀土镁合金的发展现状
• 1.3.1 Mg-Y二元相图
• 1.3.2 Mg-Nd二元合金相图
• 1.3.3 稀土镁合金的发展现状
• 1.4 镁合金的成形工艺发展现状
• 1.4.1 镁合金的液态成型工艺
• 1.4.2 镁合金的固态成形工艺
• 1.5 拉拔工艺的研究现状
• 1.5.1 拉拔工艺的特点
• 1.5.2 拉拔工艺的分类
• 1.5.3 拉拔工艺的发展历程和现状
• 1.5.4 镁合金拉拔工艺的研究现状
• 1.6 课题的研究内容与意义
• 1.6.1 课题的研究目的和意义
• 1.6.2 课题主要的研究内容
• 第二章 实验方案、内容及过程
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 热挤压实验所用模具
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 坩埚的烘制
• 2.3.2 合金的熔炼
• 2.3.3 热挤压成形
• 2.3.4 拉拔成形
• 2.3.5 拉拔力的实测
• 2.3.6 固溶处理
• 2.3.7 性能测试
• 第三章 镁合金拉拔装置、模具及工艺设计
• 3.1 拉拔装置的设计及调试
• 3.2 拉拔模具的设计
• 3.2.1 拉拔配模设计准则
• 3.2.2 拉拔模具的特点
• 3.2.3 拉拔模具设计
• 3.3 管材拉拔工艺的设计
• 3.3.1 实现拉拔过程的必要条件
• 3.3.2 空拉时的变形指标
• 3.3.3 空拉时管材的壁厚变化分析
• 3.3.4 拉拔道次的确定
• 3.3.5 道次延伸系数的分配
• 3.3.6 拉拔润滑剂的选择
• 3.3.7 成型Φ4.0mm×0.25mm薄壁镁合金管材的工艺流程
• 第四章 管材拉拔力的实测与分析
• 4.1 拉拔速度的影响
• 4.2 变形量对拉拔力的影响
• 4.3 安全系数的校核
• 第五章 WE43拉拔镁合金的性能和组织的研究
• 5.1 固溶处理对合金力学性能的影响
• 5.1.1 固溶温度对合金力学性能的影响
• 5.1.2 固溶时间对WE43镁合金力学性能的影响
• 5.2 固溶处理对合金组织的影响
• 5.2.1 固溶处理对合金组织的影响
• 5.2.2 固溶处理对合金断口形貌的影响
• 5.2.3 固溶处理对管材拉拔成形性的影响
• 5.3 变形量对合金性能和组织的影响
• 5.3.1 变形量对合金力学性能的影响
• 5.3.2 变形量对WE43拉拔镁合金组织的影响
• 5.3.3 变形量对拉拔镁合金晶粒尺寸的影响
• 5.3.4 拉拔镁合金的变形机制分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢