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变形镁合金塑性加工是当今镁合金研究的前沿领域,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛的重视。目前,大部分的镁合金零部件通过压铸的方法生产,但相对压铸镁合金,变形镁合金具有更高的强度和延伸率等力学性能,综合性能优异,在汽车、3C产品、航空航天等领域具有广泛的应用前景。本文以应用最为广泛的AZ31变形镁合金为研究对象,主要进行了镁合金轧制和累积叠轧工艺的研究,分析了在不同轧制、累积叠轧工艺下,镁合金板材的组织力学性能变化规律及其塑性变形机理。主要的研究内容和结论如下:
在轧制工艺条件下,轧制变形可显著细化镁合金板材的晶粒,提高硬度。在同一变形量下,随着轧制温度的升高,板材晶粒呈长大趋势,硬度值逐渐下降。在同一温度下,随着每道次变形量的加大、轧制道次的增加,板材晶粒均呈减小趋势,硬度值逐渐上升。经过轧制温度330℃、每道次变形量均为40%的3个道次轧制后,板材质量良好,其平均晶粒尺寸由原铸锭的120μm细化到3~4μm,板材的硬度值由原铸锭的23.8HRA提高到36.5HRA。镁合金轧制板材在200℃×120min退火后,板材的抗拉强度达到296.6 MPa,伸长率从轧制态的15.9%上升到21.6%,增幅达到35.8%。
在累积叠轧工艺条件下,累积叠轧变形可显著细化镁合金板材的晶粒,提高板材的硬度。晶粒细化主要是在第一次叠轧过程中完成的。在同一变形量下,随着累积叠轧温度的升高,板材晶粒呈长大趋势。在同一温度下,随着道次变形量的增大,板材晶粒呈减小趋势。在累积叠轧温度300℃下,道次变形量为50%,累积叠轧3个道次后,镁合金板材的平均晶粒尺寸从轧制态的5μm左右减小到约2μm,伸长率从轧制态的4.1%上升到15.5%。该累积叠轧板材在300℃×120min退火后,板材的抗拉强度达到308.2MPa,伸长率上升到25.8%,增幅达到66.5%。