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镁合金是现代工程应用中最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高,抗震、减震能力强,耐磨性、导热性、电磁屏蔽效果优异等性能。镁合金材料主要分为铸造镁合金与变形镁合金两大类。与铸造镁合金相比,变形镁合金成形后,组织均匀、晶粒细化,其力学性能优于铸造镁合金,成为21世纪最具发展前途的金属材料。但是,镁合金在塑性变形时因强烈的变形织构产生各向异性,在很大程度上影响了变形镁合金的再加工及应用。
本文以AZ31镁合金铸造棒、挤出板为原材料,进行挤压变形、热轧和退火实验。以织构研究为主线,通过取向分布函数(ODF)分析、光镜和电镜的组织观测,系统地研究退火、轧制下的AZ31变形镁合金组织和织构的变化规律。为改进变形镁合金的应用和加工性能,提供一定的实验依据。
对AZ31镁合金原始铸造棒进行热挤压实验表明,当挤压比为λ=2.04、挤压温度为258℃时,挤压样品中生成的新晶粒平均尺寸为2μm,再结晶新晶粒细化的效果最好,同时有细小的α(Mg)、β(Mg17Al12)和 MnAl相析出。初始强点织构向{01 0}<10 7>面聚集,形成典型的{01 0}纤维织构。{01 0}面织构强度在二次挤压后,由1.26增加到13.48。
挤压棒的退火实验表明,挤压棒退火的理想条件是,温度在250℃到300℃的范围内保温40min。退火过程中,{01 0}和{06 1}面初始变形织构的强度首先减弱,随着退火温度的升高,初始织构组分强度值逐渐减小,再结晶织构组分{ 1 0}<0.70 0>和{ 1 0}<0.60 0.6>逐渐增强,退火温度达到300℃时,取向密度值最大。在300℃下退火40min,平均晶粒尺寸最为细小,组织较均匀,主要织构组分强度值最大。
对加工成梯形的挤出板进行高温热轧后,得到形变量分别为13[%]~65[%]的热轧板。随着形变量的增加,再结晶晶粒数量不断增加,当形变量达到65[%]时,再结晶晶粒的数量占到95[%]以上,主要织构组分向{0001}<1 00>面聚集,强度值达到最高。