AZ31鎂合金復(fù)合式雙剪切擠壓時組織性能與工藝的研究.pdf

1、當(dāng)今，鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料正逐漸廣泛應(yīng)用，尤其是變形鎂合金已經(jīng)取得了引人注目的成就，但是鎂合金室溫塑性變形能力差的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)鎂合金擠壓方法的局限性，大大限制了鎂合金的推廣應(yīng)用，因此鎂合金的變形已經(jīng)成為了該領(lǐng)域的一個重要課題。本論文研究了由正擠壓，等通道角擠壓和變通道角擠壓組合的復(fù)合式雙剪切（DSE）熱擠壓來改善鎂合金的組織和性能（此擠壓模具的擠壓比為16：1）。
　　AZ31鎂合金能夠進(jìn)行較大的塑性變形并且被廣泛的應(yīng)用，

2、是本課題選用的材料。本次課題的主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：①在不同的擠壓溫度下對AZ31鎂合金進(jìn)行復(fù)合式雙剪切擠壓，分析AZ31鎂合金在復(fù)合式DSE變形過程中的顯微組織和織構(gòu)的演變規(guī)律，并分析了其熱變形過程中的機(jī)理。②對不同擠壓溫度下擠壓態(tài)的AZ31鎂合金的進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試，探討了復(fù)合式DSE成型后AZ31鎂合金的室溫力學(xué)性能，并分析了其室溫變形行為。③同時對不同狀態(tài)的AZ31鎂合金的斷裂行為進(jìn)行了相關(guān)分析，判斷其失效行為。④對擠壓態(tài)AZ31鎂

3、合金進(jìn)行了退火處理，分析其微觀組織和力學(xué)性能，得到該擠壓工藝的最合理退火工藝參數(shù)。⑤最后采用有限元軟件對復(fù)合式DSE變形工藝進(jìn)行了模擬，對變形過程中各模擬參數(shù)進(jìn)行分析，例如擠壓力和應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了初步研究。
　　實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為：AZ31鎂合金經(jīng)復(fù)合式DSE變形后，鎂合金晶粒表現(xiàn)出了顯著的細(xì)化效果。AZ31鎂合金的晶粒隨變形溫度的降低而減小，變形后鎂合金的壓縮屈服強(qiáng)度和硬度都隨晶粒細(xì)化而提高，由于受織構(gòu)和內(nèi)應(yīng)力影響，在不同擠壓溫度下

4、鎂合金的壓縮率變化不大，但是總體上AZ31鎂合金經(jīng)DSE熱變形后，合金的室溫強(qiáng)韌性得到綜合改善。本次實(shí)驗(yàn)的一個創(chuàng)新點(diǎn)為：由于各種鎂合金擠壓后微觀組織表現(xiàn)特點(diǎn)是不均勻性，即擠壓過后沿擠壓方向存在明顯的長條晶粒，對于復(fù)合式DSE變形的后的鎂合金組織的均勻性得到了明顯的提高，這歸因于在變通道角擠壓后的等通道角部分。對于350℃擠壓態(tài)AZ31鎂合金變形后試樣進(jìn)行不同的退火工藝，得到350℃保溫2h為最佳退火工藝參數(shù)，殘留的長條原始組織和混晶組織

5、發(fā)生了充分的靜態(tài)再結(jié)晶，呈等軸晶分布，同時也消除了擠壓所帶來的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。
　　因?yàn)殒V合金的層錯能比較低，所以熱擠壓鎂合金一個動態(tài)再結(jié)晶的過程，并且隨著擠壓溫度的升高晶粒的細(xì)化效果明顯減弱。在擠壓溫度為350℃，擠壓速度為2mm/s的條件下，擠壓后的AZ31鎂合金平均晶粒尺寸為5μm左右，顯微硬度為76.3Kg/mm2，壓縮屈服強(qiáng)度為156MPa，抗壓強(qiáng)度為390MPa，壓縮率為18.1％，變性后的鎂合金的強(qiáng)韌性得到了明顯的

6、提高。在室溫變形過程中鎂合金主要是孿生模式，{101————2}<1011>拉伸孿晶{1011}<1012>壓縮孿晶是鎂合金中的主要孿生?！?，雖然對于鎂合金的孿生臨界啟動力還不是很明確，但是{1012}拉伸孿生容易—啟動已經(jīng)得到了共識，本論文中對于{1012}孿生進(jìn)行了初步的研究。此外，擠壓過程中，基面織構(gòu)也對鎂合金的室溫性能有較大的影響，最主要表現(xiàn)是{0002}基面織構(gòu)影響變形鎂合金拉壓不對稱性。
　　利用有限元軟件Defor