AZ31镁合金连续流变成形的研究

论文摘要

我国拥有极其丰富的镁资源,且镁合金的用途很广泛。然而镁合金塑性较差,并且燃点较低,容易氧化和燃烧,实现镁合金成形成为一个技术难题。连续流变成形实现了镁合金从高温液体到型材的连续生产过程,降低了镁合金的生产成本,同时流变成形制备的材料性能优于单纯铸造态的材料,对镁合金的开发和应用具有划时代的意义。本文结合国家高技术研究863计划项目(资助号2007AA03Z111),根据镁合金的连续流变成形原理,以AZ31镁合金为对象,研究了AZ31镁合金连续流变成形工艺,探讨了AZ31镁合金连续流变成形中的金属流动规律,并对其进行固溶和时效处理,通过OM、SEM分析及力学性能测试,得到了以下成果：(1)通过连续流变成形实验设备成功制备AZ31镁合金型材制品。确定了AZ31镁合金连续流变成形最佳工艺方案为：浇注温度为750℃；流变成形实验过程中选择的冷却水流量应为25～35L/min。(2)流变挤压成形过程中,制品上下表面由于附加应力的作用而造成表面裂纹的产生。流变挤压成形过程中模具的摩擦力使制品边缘和中心的流动速度不同,出现中心组织比边缘的组织粗大,采用降低工作辊的转速,增加成形模具的润滑措施来减少AZ31镁合金制品组织分布不均匀性。(3)制品的硬度随着固溶时间的延长逐渐下降,硬度值从开始固溶时的58HV下降到48.5HV；制品硬度随着时效时间的延长而不断增加,硬度值从52.5HV达到56HV,最佳的热处理制度为：430℃固溶处理16h后220℃时效处理24h。(4)流变成形AZ31镁合金制品经过固溶时效处理后抗拉强度能够达到260MPa,屈服强度能够达到120MPa,延伸率能够达到20%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 金属镁的分布及其性质
• 1.2 镁合金的优点及其中各种元素的作用
• 1.2.1 镁合金的优点
• 1.2.2 镁合金中各种元素的作用
• 1.3 AZ31镁合金的研究现状和趋势
• 1.3.1 镁合金的细化方面的研究
• 1.3.2 国外的镁合金相关研究进展
• 1.3.3 AZ31镁合金的应用现状
• 1.4 镁合金的塑性成形技术
• 1.4.1 挤压成形技术
• 1.4.2 锻造成形技术
• 1.4.3 轧制成形技术
• 1.4.4 冲压成形技术
• 1.5 连续流变挤压成形技术的发展历史与现状
• 1.5.1 连续流变挤压成形技术的发展历史
• 1.5.2 连续流变挤压成形技术的研究现状
• 1.6 本课题的研究目的、意义和内容
• 1.6.1 本课题的研究目的、意义
• 1.6.2 本课题的研究内容
• 第2章 实验
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 熔炼设备
• 2.2.2 流变成形设备
• 2.2.3 热处理加热设备
• 2.2.4 拉伸设备
• 2.2.5 成分与组织分析设备
• 2.2.6 硬度测量设备
• 2.3 流变成形模具
• 2.4 连续流变挤压成形实验方案
• 2.4.1 AZ31镁合金的熔炼
• 2.4.2 连续流变挤压成形实验
• 2.4.3 连续流变挤压成形实验方案
• 2.5 固溶及时效处理实验方案
• 2.5.1 制品的固溶处理
• 2.5.2 制品的时效处理
• 2.5.3 拉伸实验
• 2.5.4 试样硬度测量
• 2.5.5 热处理方案
• 第3章 AZ31镁合金的连续流变挤压成形
• 3.1 浇注温度对AZ31镁合金流变挤压成形组织的影响
• 3.2 冷却水流量对AZ31镁合金流变成形组织的影响
• 3.3 连续流变挤压AZ31镁合金过程中的组织分布规律
• 3.4 挤压腔内金属的流动
• 3.5 制品裂纹产生的机理
• 3.6 制品组织分布特点
• 3.7 本章小结
• 第4章 热处理对制品组织性能的影响
• 4.1 AZ31镁合金热处理原理与依据
• 4.2 固溶处理对合金组织的影响
• 4.3 时效处理中第二相的析出机理
• 4.4 时效处理对合金组织的影响
• 4.5 热处理对制品力学性能的影响
• 4.5.1 固溶处理对硬度的影响
• 4.5.2 时效处理对合金硬度的影响
• 4.5.3 固溶处理对制品力学性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢