【摘 要】
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镁合金作为最具发展潜力的轻质合金,在汽车,航天军工等领域有广泛应用,但其具有典型的密排六方晶体结构,在室温条件下成型能力有限,严重限制了镁合金的发展。本文采用多道次同步热轧结合异步温轧的加工工艺获得了具有高抗拉强度和延伸率的ZK61镁合金薄板,并详细分析了轧制过程中板材微观组织演化对板材织构及力学性能的影响。首先对原材料ZK61铸态板进行均匀化处理,采用XRD检测分析了热处理前后的板材。其次对板材
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镁合金作为最具发展潜力的轻质合金,在汽车,航天军工等领域有广泛应用,但其具有典型的密排六方晶体结构,在室温条件下成型能力有限,严重限制了镁合金的发展。本文采用多道次同步热轧结合异步温轧的加工工艺获得了具有高抗拉强度和延伸率的ZK61镁合金薄板,并详细分析了轧制过程中板材微观组织演化对板材织构及力学性能的影响。首先对原材料ZK61铸态板进行均匀化处理,采用XRD检测分析了热处理前后的板材。其次对板材进行七道次同步热轧,加工至3.4 mm薄板,后续进行多道次小下压量的异步温轧,加工得到0.5 mm薄板。对各道次轧制后样品进行EBSD（Electron Back-Scattered Diffraction）分析检测。后采用ABAQUS软件对ZK61镁合金同步轧制及异步轧制过程进行宏观数值模拟,讨论分析不同轧制道次的温度场变化、等效应力场变化及等效塑性应变场变化结果。最后将宏观有限元分析得到的各道次应变速率结果及EBSD分析结果作为初始边界条件导入粘塑性自洽模型（VPSC）中。通过调试各道次的硬化参数,对比模拟得到的应力应变曲线、孪晶体积分数与室温下沿RD方向拉伸曲线、EBSD检测孪晶体积分数,得到每道次轧制较为准确的Voce硬化参数。EBSD实验结果表明,同步各道次轧制后基面织构越来越强,晶粒度大小因为孪生的启动和再结晶作用持续细化。异步轧制因为“搓扎区”的存在能有效弱化基面织构,使得基面织构向轧制方向偏转10°,并进一步细化晶粒并使晶粒大小更加均匀。室温拉伸试验结果表明,随着同步轧制的进行,板材的各向异性变弱,材料的屈服强度、抗拉强度及塑性不断变好,特别是经过异步轧制之后板材RD、TD方向的抗拉强度分别达到了391.2 MPa、398.9 MPa。VPSC模拟结果表明,同步轧制轧板较厚时,在轧制变形初期,以基面＜a＞滑移为主,柱面＜a＞滑移及锥面＜c+a＞滑移为辅,随着变形量的增加锥面＜c+a＞滑移与基面＜a＞滑移形成了竞争关系,{1110}压缩孪生启动量有限。轧板较薄时,变形以基面＜a＞滑移为主,柱面＜a＞滑移为辅,锥面＜c+a＞滑移启动量有限,{1110}压缩孪生在变形初期启动量较大,后逐渐降低;异步轧制取样板模拟时发现,异步轧制时都以基面＜a＞滑移为主,锥面＜c+a＞滑移贡献值其次,板材达到0.5毫米厚时锥面滑移启动量基本为零,三块取样板的孪生参与变形量都比较有限。本课题通过多尺度计算模拟与实验对比,获得了轧制过程中宏观尺度上的应力应变结果,微观尺度上的变形织构演化机理。对探究镁合金轧制工艺制备高性能板材及镁合金塑性变形时微观组织分析提供了参考。
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