AZ31鎂合金雙側(cè)變通道角擠壓變形時(shí)組織性能與工藝的研究.pdf

1、論文針對鎂合金塑性變形能力差的特點(diǎn)，研究了變通道角擠壓(CCAE)變形過程中AZ31系鎂合金的微觀組織演變和變形后的力學(xué)性能以及CCAE變形工藝。重點(diǎn)討論了CCAE變形過程中的晶粒細(xì)化機(jī)制，變形后的室溫力學(xué)性能，以及模擬了CCAE變形過程中的擠壓力和應(yīng)力應(yīng)變分布。以期對AZ31鎂合金的CCAE變形機(jī)理和CCAE變形工藝本身進(jìn)行了初步的研究和探討。
　　 論文選取了應(yīng)用比較廣泛的AZ3l鎂合金作為研究對象。采用金相顯微分析(OM)

2、、X射線衍射分析等手段，對不同擠壓溫度下AZ31鎂合金在CCAE變形過程中的顯微組織和織構(gòu)的演變規(guī)律進(jìn)行了分析；進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試，探討了CCAE成型后AZ3l鎂合金的室溫力學(xué)性能；采用透射電子顯微技術(shù)(TEM)，探討了CCA變形過程中AZ31鎂合金的晶粒細(xì)化機(jī)制；對經(jīng)CCAE變形后的AZ31鎂合金進(jìn)行了退火處理，探討了經(jīng)CCAE變形后AZ31鎂合金顯微組織的變化；采用有限元軟件對CCAE變形工藝進(jìn)行了模擬分析，對CCAE變形過程中擠

3、壓力和應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了初步探討。取得了如下結(jié)果：
　　 AZ31鎂合金經(jīng)CCAE變形后，鎂合金晶粒明顯細(xì)化。變形后合金室溫延伸率隨晶粒細(xì)化而提高，屈服強(qiáng)度和硬度都隨晶粒細(xì)化而提高，與Hall-Petch關(guān)系的趨勢符合，由于受織構(gòu)影響，300℃時(shí)與Hall-Petch關(guān)系相違背。AZ31鎂合金的晶粒隨變形溫度的降低而減小。AZ31鎂合金經(jīng)CCAE熱變形后，合金的室溫強(qiáng)韌性得到綜合改善。
　　 對AZ31鎂合金在250℃C

4、CAE變形后試樣進(jìn)行不同的退火工藝，發(fā)現(xiàn)350℃保溫2h為最佳退火工藝，長條原始組織發(fā)生了充分的再結(jié)晶，呈等軸晶分布。
　　 擠壓溫度是CCAE變形過程中最為關(guān)鍵的因素，相對于其他因素來說它比較容易控制，隨著擠壓溫度的升高晶粒的細(xì)化效果減弱。在擠壓溫度為250℃擠壓比為8.37時(shí)，擠壓速度為2mm/s的擠壓參數(shù)條件下，擠壓后的AZ31鎂合金平均晶粒尺寸為4.31gm，晶粒變得更加致密細(xì)小，而且分布均勻，鎂合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度

5、和延伸率都得到了提高；顯微硬度(HV)為64.3Kg/mm2，屈服強(qiáng)度達(dá)到171MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到270MPa，延伸率達(dá)到19.1％，鎂合金的強(qiáng)韌性能有效地得到提高；
　　 CCAE變形過程中晶粒的細(xì)化機(jī)制可以歸結(jié)為模具轉(zhuǎn)角的剪切作用和墩粗變形過程時(shí)引起的晶粒破碎及變徑區(qū)的晶粒破碎和整個(gè)CCAE變形過程中發(fā)生的連續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶；在剪切應(yīng)力的作用下，位錯(cuò)實(shí)現(xiàn)了重排從而在晶粒內(nèi)部實(shí)現(xiàn)亞晶結(jié)構(gòu)，通過亞晶的合并與轉(zhuǎn)動(dòng)形成新的晶粒，

6、這些高能位區(qū)域產(chǎn)生大量的新晶核又在正長大的再結(jié)晶晶粒邊界形核長大，當(dāng)位錯(cuò)不斷向小角度晶界運(yùn)動(dòng)并試圖通過它時(shí)被釘扎在界面處，從而促使小角度晶界向大角度晶界轉(zhuǎn)變，鎂合金因而得以細(xì)化。
　　 利用有限元軟件Deform-3D對CCAE變形過程中的擠壓力和應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了有限元模擬。從模擬過程來看，擠壓溫度在擠壓的所有的參數(shù)中，起著至關(guān)重要的作用，影響著擠壓力的實(shí)際大小。整個(gè)模擬過程與實(shí)際擠壓情況較吻合，對今后的進(jìn)一步試驗(yàn)有一定的參考