AZ31鎂合金鑄造-擠壓-剪切工藝的晶粒細化機制研究.pdf

1、本文研究的鎂合金鑄造-擠壓-剪切工藝是將傳統(tǒng)擠壓工藝和等徑角擠壓CECAE)工藝結(jié)合起來的新開發(fā)的大變形加工技術(shù)。該工藝的特點是綜合了鑄造和塑性變形兩種工藝的優(yōu)勢，同時達到成形和改性的雙重目的，在參考大量前人研究結(jié)果并結(jié)合本課題組的研究經(jīng)驗基礎(chǔ)后，設(shè)計并制作出了一套新型組合式的鎂合金鑄造-擠壓-剪切工藝和模具。本文主要研究了 AZ31鎂合金通過新型模具實現(xiàn)鑄造-擠壓-剪切變形后微觀組織轉(zhuǎn)變及變形后的室溫力學(xué)性能，分析了經(jīng)過不同變形溫度、

2、不同變形方式、不同剪切轉(zhuǎn)角以及不同擠壓比對材料組織和性能的影響規(guī)律。同時采用有限元分析軟件進行整個變形的模擬分析，討論了擠壓過程中坯料的溫度分布和應(yīng)變分布對其變形的影響規(guī)律，輔助分析了鑄造-擠壓-剪切的變形機理。
　　整個實驗過程均選用AZ31鎂合金作為研究對象。采用金相顯微分析(0M)方法，對擠壓后的鎂合金的顯微組織及晶粒尺寸進行了觀察、計算及分析，討論不同剪切角度和不同變形溫度對擠壓后的組織的影響規(guī)律；對試樣進行室溫力學(xué)性能測

3、試及硬度測試，探討擠壓-剪切成型后鑄態(tài)AZ31鎂合金的力學(xué)性能變化情況;采用有限元軟件對變形技術(shù)進行了有限元模擬分析，對變形過程中材料的溫度分布及應(yīng)力應(yīng)變分布進行了初步探討，綜合考慮變形過程對材料性能的影響規(guī)律。
　　分別研究擠壓溫度為315℃和415℃時，加入30°、45°和60°剪切轉(zhuǎn)角后的組織與無轉(zhuǎn)角普通擠壓（0°)之間的區(qū)別發(fā)現(xiàn)。擠壓所得試樣沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，說明不經(jīng)均勻化處理的鑄態(tài)AZ31鎂合金具有較好的塑性,可直接進行擠壓

4、變形。
　　在315℃下進行擠壓剪切實驗后，鑄態(tài)AZ31鎂合金晶粒較普通擠壓得到明顯細化，合金的室溫強韌性同時得到顯著改善。在415℃下進行擠壓剪切實驗后，晶粒尺寸較無轉(zhuǎn)角普通擠壓（0°)明顯長大，綜合力學(xué)性能反而下降，性能較315℃時差。
　　在擠壓溫度為315℃時，隨著剪切轉(zhuǎn)角的增大，變形量逐漸增大，晶粒細化程度越高，組織也更均勻，當(dāng)剪切轉(zhuǎn)角達到60°時，再結(jié)晶完全，晶粒開始長大；而擠壓溫度為415℃時，鑄錠在450℃加

5、熱3.5h之后，樹枝狀晶已經(jīng)完全消失，取而代之的是均勻粗大的等軸晶粒，澆鑄產(chǎn)生的組織不均勻性得到很大程度的消除;此時無轉(zhuǎn)角普通擠壓的組織均勻，晶粒細小，尺寸在25 um左右；加入剪切轉(zhuǎn)角后，因摩擦和變形量的增大，局部溫度升髙，晶粒開始長大。
　　擠壓剪切過程中合金只受到單向的剪切作用力，因此擠壓棒材橫截面不同區(qū)域的顯微組織存在著很大的差異，剪切角度越大，差異越明顯。
　　鑄態(tài)AZ31鎂合金經(jīng)擠壓剪切后，315℃和415℃下的