工藝參數(shù)對(duì)AZ31鎂合金攪拌摩擦加工組織和性能的影響研究.pdf

1、AZ31鎂合金作為目前應(yīng)用較為廣泛的變形鎂合金，在汽車輕量化方面具有極大的應(yīng)用前景，而攪拌摩擦加工作為一種固相連接工藝，為鎂合金的應(yīng)用及研究奠定了良好的理論基礎(chǔ)。目前有關(guān)鎂合金攪拌摩擦加工的研究一般是在不同的攪拌工具、壓下量和傾斜角度下，分別討論單一或幾個(gè)工藝參數(shù)下材料的組織和性能，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以統(tǒng)一，給組織和性能的分析帶來(lái)復(fù)雜性。因此，本文選用AZ31鎂合金作為研究對(duì)象，采用了相同的攪拌工具、壓下量和傾斜角度，只改變旋轉(zhuǎn)速度n和前進(jìn)

2、速度V這兩個(gè)工藝參數(shù)，在旋轉(zhuǎn)速度為1200-1600r/min，前進(jìn)速度為200-400mm/min的范圍內(nèi)系統(tǒng)全面的探究了攪拌摩擦加工時(shí)工藝參數(shù)的變化對(duì)加工區(qū)組織和性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①金相顯微組織研究表明：焊核區(qū)為細(xì)小均勻的等軸晶組織，在ND方向晶粒尺寸從上到下逐漸減??；熱機(jī)械影響區(qū)的組織不均勻，晶粒大小不一；熱影響區(qū)晶粒發(fā)生了明顯的長(zhǎng)大。當(dāng)前進(jìn)速度一定，旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，焊核區(qū)、熱機(jī)械影響區(qū)和熱影響區(qū)的平均晶

3、粒尺寸變大；而當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度一定，前進(jìn)速度增加時(shí)，焊核區(qū)、熱機(jī)械影響區(qū)和熱影響區(qū)的平均晶粒尺寸變小。②對(duì)不同工藝參數(shù)下材料組織和織構(gòu)的演變規(guī)律研究表明：在ND方向，軸肩影響區(qū)（SFZ）表層有一層薄區(qū)，其晶體取向與 SFZ中部存在明顯差異，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1600r/min，前進(jìn)速度為300mm/min時(shí)，晶體取向的差異最大，且表層的晶粒最為細(xì)小。在ND方向，當(dāng)n/V增加時(shí)，SFZ表層的晶粒尺寸變大，在<0001>方向上的晶粒越來(lái)越多，小角度晶界

4、比例減小，晶粒c軸與TD方向垂直，從ND向WD方向移動(dòng)；SFZ中部的晶粒尺寸變大，且大部分晶粒在<01-10>或<-12-10>方向上，小角度晶界比例增加，晶粒c軸與TD方向垂直，沒(méi)有發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)；攪拌區(qū)（SZ）晶粒尺寸增大，晶體取向基本都在<0001>方向上，晶粒 c軸與 TD方向垂直，從ND向 WD方向移動(dòng)，小角度晶界比例增加；漩渦區(qū)（SWZ）的晶粒尺寸不斷增大，晶體取向基本一致，都在<01-10>或<-12-10>方向上，小角度

5、晶界比例增加，晶粒c軸與TD方向垂直。在TD方向上，當(dāng)n/V增加時(shí)，前進(jìn)側(cè)熱機(jī)械影響區(qū)在靠近攪拌區(qū)一側(cè)材料的晶體尺寸不斷增大，晶體取向有所差異，小角度晶界比例增加；后退側(cè)熱機(jī)械影響區(qū)在靠近攪拌區(qū)一側(cè)材料的晶體尺寸有所增大，晶體取向主要在<01-10>和<-12-10>方向上，同時(shí)夾雜少量<0001>方向的晶粒，小角度晶界比例增加。從TMAZ到SZ晶粒c軸都有向ND方向傾轉(zhuǎn)的特征，且當(dāng)n/V增加時(shí)，c軸的傾轉(zhuǎn)更厲害。③通過(guò)硬度試驗(yàn)可知：在

6、不同工藝參數(shù)和試樣橫截面的不同層面上，硬度曲線總體上都呈“倒V”形，在攪拌區(qū)中心硬度值最高。當(dāng)前進(jìn)速度一定，旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，攪拌區(qū)中心的顯微硬度有所降低；而當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度一定，前進(jìn)速度增加時(shí)，攪拌區(qū)中心的顯微硬度逐漸變大。通過(guò)拉伸試驗(yàn)可知：與母材相比，經(jīng)過(guò)FSP后材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率均有所下降。旋轉(zhuǎn)速度為1600r/min，前進(jìn)速度為300mm/min的拉伸樣的抗拉強(qiáng)度和延伸率最好。在不同的工藝參數(shù)下，拉伸樣的斷裂位置都在前進(jìn)