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现有铸造镁合金强度不超过300MPa,变形镁合金强度不超过400MPa,制约着其更大规模的应用。本文研究强静磁场作用下Mg-Al系合金扩散、固溶、时效和退火等固态相变规律。为探索提高Mg-Al系合金析出强化效果的有效途径奠定基础。同时针对镁合金变形困难、形变产品少的现状,以管材为例,在800挤压机上开发AZ31镁合金挤压工艺。研究了强静磁场作用下Mg-Al扩散偶中间相层成长规律,结果表明,随着退火温度的升高或者时间的延长,有、无强静磁场的作用下Mg-Al扩散区内的两个中间相层β和γ的厚度均增加,而且成长过程符合抛物线长大规律,但是强静磁场作用下β相层与γ相层厚度均比常规退火处理相层的厚度要小,并且随着磁场强度的增加而减小,说明强静磁场对扩散有一定的抑制作用。磁场方向对界面中间相层的成长没有明显影响。与常规退火处理相比,强静磁场Mg-Al扩散区γ和β相层的成长激活能变化不明显,但是成长常数明显减小,并且随磁场强度的增加,成长常数减小的趋势越明显。
研究了强静磁场作用下Mg-9Al-1Zn合金固溶和时效处理的组织性能演变规律,结果表明在固溶处理的前期,强静磁场处理试样比常规处理残留更多的离异共晶第二相,而且离异共晶相的量随着磁场强度增加而增多。强静磁场固溶处理后的晶粒尺寸比常规处理的要小,而且随着磁场强度的增加晶粒尺寸减小。与常规时效处理相比,强静磁场时效处理加速了非连续析出相的析出,增加了连续析出相的形核率,连续析出相更加细小化和均匀化,得到更高的时效硬化曲线峰值。 研究了强静磁场作用下Mg-3Al-1Zn合金挤压、热轧、冷轧和等通道剪切等方式变形后退火处理的晶粒长大规律,结果表明与常规退火处理相比,强磁场退火处理可以延缓晶粒的长大。
利用Gleeble热压缩实验模拟Mg-3Al-1Zn合金挤压过程,根据应力应变曲线,建立变形本构方程,计算获得了变形激活能,并构建了管材的挤压极限图。在挤 压极限图容许的工艺范围内,在800T挤压上开发了外径为40mm的无缝管的挤压工艺。研究了挤压温度,变形速率和挤压比等工艺参数对微观组织、性能的影响规律,获得了最佳的挤压工艺参数。最后成功开发了一些AZ31镁合金型材和板材的挤压工艺。