AZ31鎂合金板材在不同限制模壓條件下組織和性能研究.pdf

1、鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有密度小，比強(qiáng)度高、易于回收等諸多優(yōu)點(diǎn)。鎂合金板材已被用于航空制造、軍工設(shè)備、醫(yī)療器械等多種行業(yè)。但由于鎂合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu)，室溫下滑移系少，塑性較差，限制了它的使用。研究表明，晶粒細(xì)化不僅能提高金屬材料強(qiáng)度同時(shí)還能提高其塑性。因此，研究鎂合金的晶粒細(xì)化對(duì)推廣鎂合金的應(yīng)用有重要意義。限制模壓變形是一種有效的細(xì)化金屬板材晶粒的途徑。本文以AZ31鎂合金板材為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)再結(jié)晶退火處理后的板

2、材進(jìn)行限制模壓實(shí)驗(yàn)來(lái)提高其強(qiáng)度，改善其塑性。論文采用數(shù)值模擬研究了不同模壓變形方式下等效應(yīng)變的累積情況，以期從理論上明確不同變形方式的差異；采用金相測(cè)試及單向拉伸實(shí)驗(yàn)研究了限制模壓溫度、道次、變形方式、變形速率及再結(jié)晶退火對(duì)AZ31鎂合金板材晶粒尺寸與力學(xué)性能的影響。得出以下結(jié)論：
　　1)對(duì)原始板材進(jìn)行不同條件的再晶退火處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：板材在275℃×60min的退火條件下，微觀組織均勻且細(xì)小，平均晶粒尺寸從原始的24.83

3、μm細(xì)化到19.59μm?？估瓘?qiáng)度由原始態(tài)的234MPa提高到了245MPa，屈服強(qiáng)度由138 MPa提高到了145 MPa，伸長(zhǎng)率由14.57％提高到了18.59％。確定限制模壓前的退火參數(shù)為275℃×60min。
　　2）采用Deform-3D有限元軟件對(duì)“平行模壓、180°交叉模壓、90°交叉模壓”三種模壓變形方式下，等效應(yīng)變的累積情況進(jìn)行分析，得到等效應(yīng)變的大小分別為2.40、2.40和2.39，最大值與最小值的差值為0.

4、47、0.44和0.43。結(jié)果表明：從力學(xué)角度分析，三種模壓方式的變形程度相近。
　　3）在初始應(yīng)變速率為10-2s-1下，對(duì)AZ31鎂合金板材進(jìn)行250℃和300℃不同模壓方式的二道次限制模壓變形，隨著模壓溫度的升高，道次的增加，晶粒尺寸越來(lái)越小，組織更加均勻。在250℃下，經(jīng)三種模壓方式變形二道次后，相較于平行模壓，后兩種交叉模壓變形獲得的組織更均勻細(xì)小，其中300℃下經(jīng)90°交叉模壓法獲得的晶粒尺寸最小為4.47μm。

5、>　　4）對(duì)AZ31鎂合金板材進(jìn)二道次限制模壓變形，僅經(jīng)一道次平行模壓變形的板材，雖然板材晶粒得到細(xì)化，但組織不均勻，不利于晶粒間的協(xié)調(diào)變形，導(dǎo)致綜合力學(xué)性能下降。經(jīng)二道次平行模壓變形后，板材不僅晶粒得到細(xì)化而且組織更加均勻，板材的強(qiáng)度得到提高，伸長(zhǎng)率得到改善。經(jīng)過(guò)“180°交叉模壓和90°交叉模壓”變形后的板材力學(xué)性能相差不大，但抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比平行模壓后的有所降低，伸長(zhǎng)率有所提高，可能是不同模壓方式下，晶粒取向發(fā)生了改變，導(dǎo)致力

6、學(xué)性能產(chǎn)生差異。
　　5）當(dāng)變形溫度為250℃時(shí)，對(duì)AZ31鎂合金板材進(jìn)行不同速率下一道次模壓，隨著應(yīng)變速率降低，有利于獲得均勻細(xì)小的等軸晶，板材綜合力學(xué)性能提高。對(duì)限制模壓后板材進(jìn)行275℃×1h的再結(jié)晶退火，相比退火前，板材的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都得到提高。在應(yīng)變速率為10-3s-1下的模壓板材退火后綜合力學(xué)性能較好，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度從原始態(tài)的245MPa、145MPa提高到340MPa，181MPa，伸長(zhǎng)率從18.59％提高到為2