【摘 要】
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随着化石能源价格的不断上涨和温室气体排放政策的收紧,以镁合金为代表的轻质金属结构材料越来越多地受到汽车行业的青睐。镁合金的比强度和比刚度很高,同时具有优异的物理化学性能,但较低的绝对强度和较差的室温塑性制约了镁合金的发展。本文以WE43稀土镁合金作为研究对象,探索出一条制备高强度高塑性WE43镁合金薄板的工艺路线。首先对WE43镁合金在500℃、525℃和550℃下分别进行固溶处理6h、8h和10
【基金项目】
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自然基金委-青年基金项目（项目号:51801192）；
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随着化石能源价格的不断上涨和温室气体排放政策的收紧,以镁合金为代表的轻质金属结构材料越来越多地受到汽车行业的青睐。镁合金的比强度和比刚度很高,同时具有优异的物理化学性能,但较低的绝对强度和较差的室温塑性制约了镁合金的发展。本文以WE43稀土镁合金作为研究对象,探索出一条制备高强度高塑性WE43镁合金薄板的工艺路线。首先对WE43镁合金在500℃、525℃和550℃下分别进行固溶处理6h、8h和10h,讨论了固溶处理过程中WE43镁合金显微组织和力学性能的演化规律。WE43镁合金的最优固溶处理制度为525℃-8h,固溶处理后,合金强度变化不大,塑性得到显著改善,较铸态提升了 48%。结合热加工图和数值模拟选定挤压工艺参数,将固溶处理态WE43镁合金棒材分别在380℃、450℃和520℃挤压成厚度为10mm的板材,将合金平均晶粒尺寸由89μm细化至5μm-7μm。热挤压时WE43镁合金通过非基面滑移和孪生协调变形,取得了较弱的基面织构。除了连续动态再结晶、不连续动态再结晶外,孪生激发形核、剪切带激发形核和颗粒激发形核也被激活,组织中发生了充分的动态再结晶,基面织构较。最优挤压温度为450℃,挤压后合金抗拉强度为265MPa,伸长率为27.2%,较固溶处理态分别提升了 20%和65.8%。选定坯料温度为450℃的挤压板作为轧制坯料,在350℃和450℃下,分别以20%和30%的道次变形量进行5道次轧制,轧制板材的显微组织主要由拉长的变形晶粒和等轴的再结晶晶粒组成。再结晶分数和晶粒尺寸受到轧制温度、道次变形量及轧制道次的综合影响。轧制变形前期以基面滑移为主要变形机制,当形成强烈板织构后,孪生和非基面滑移在局部应力集中下被激活。轧后薄板强度的提高主要受形变强化和几何强化机制影响,350℃-30%道次变形量-5道次轧制板材屈服强度高达332MPa和352MPa,同时伸长率达到16%。这主要是由于致密的晶界和弥散的第二相颗粒提升了板材的加工硬化能力,提升了变形均匀性。退火后,合金硬度明显下降,但强度与塑性同时提升,获得了综合力学性能优异的WE43镁合金薄板,350℃-30%道次变形量-5道次轧制板材屈服强度高达339MPa和356MPa,伸长率达到18.9%。这主要是由于退火起到了部分人工时效作用,弥散强化提升合金强度的同时,提升了合金加工硬化能力,由此也提高了塑性。
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