發(fā)布時間：2020-11-21 20:09

　　 從20世紀晚期開始,人們就一直致力于降低能源消耗和環(huán)境污染。隨著自然資源短缺的加重,大范圍的生產(chǎn)和使用輕金屬合金,從而減輕重量、提高效率、降低成本,已經(jīng)成為一種必然的趨勢。目前,鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料在多種技術(shù)應用上都取得了引人注目的成就,尤其在汽車、航空和電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應用。但是,由于鎂合金是密排六方結(jié)構(gòu),可開動的滑移系比較少,使得鎂合金的塑性較差,降低了成型能力,這大大限制了變形鎂合金的推廣應用。正因為如此,這些年鎂合金變形和成型的研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域里的一個重要的課題。 本論文的工作中,我們首先通過雙向雙通道變通徑(DDE)擠壓工藝改善鎂合金的組織和性能。論文選取應用比較廣泛的AZ31鎂合金作為研究對象。采用金相顯微分析(OM)、X射線衍射分析、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段,對擠壓態(tài)AZ31鎂合金的性能及其隨后的拉伸、壓縮過程中的變形行為、失效行為、退火再結(jié)晶行為進行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明: DDE擠壓工藝可以細化鎂合金的晶粒,改善鎂合金的力學性能。隨著擠壓溫度的升高,晶粒發(fā)生長大,組織變得不均勻,力學性能變差。400℃擠壓過程中沿擠壓方向形成了基面{0002}纖維織構(gòu)。 對400℃擠壓態(tài)鎂合金進行室溫拉伸、壓縮變形,變形過程中發(fā)生了孿生,隨著變形量的增加,組織中孿晶的數(shù)量增加,孿晶形態(tài)和孿生模式也發(fā)生了變化,厚透鏡片狀的{10—12}101—1拉伸孿晶在變形初期形成,薄片狀的{10—11}10—12壓縮孿晶在變形后期形成。相同變形量下,壓縮時產(chǎn)生的孿晶更多,這是擠壓過程中形成的基面{0002}纖維織構(gòu)引起的。變形后的試樣在退火過程中發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶,變形過程中形成的孿晶為再結(jié)晶的發(fā)生和晶粒的細化起到了關(guān)鍵的作用。 400℃擠壓態(tài)鎂合金在室溫拉伸、壓縮過程中出現(xiàn)了明顯的拉伸-壓縮屈服不對稱現(xiàn)象。晶粒尺寸、Al元素含量和織構(gòu)是影響拉-壓不對稱性的關(guān)鍵因素。晶粒尺寸越小、Al元素含量越高、織構(gòu)越分散,鎂合金的拉-壓不對稱性越弱。對擠壓態(tài)鎂合金進行熱處理,經(jīng)歷固溶處理的試樣的拉-壓不對稱性最弱,這是晶粒尺寸、織構(gòu)、Al元素三方面綜合作用的結(jié)果。 均勻態(tài)AZ31鎂合金拉伸破壞實驗過程中發(fā)生穿晶斷裂,微觀斷口分析顯示其斷裂機理為解理斷裂。400℃擠壓態(tài)AZ31鎂合金拉伸斷裂機理為準解理斷裂。經(jīng)熱處理后的擠壓態(tài)鎂合金在拉伸過程中出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象,斷裂均屬于延性斷裂,斷裂機理均為微孔型斷裂。不同熱處理狀態(tài)試樣斷口中的韌窩數(shù)量、深淺、形貌有所差異,經(jīng)歷固溶處理的試樣的塑性較好,固溶+時效態(tài)的最好,這是因為Al的固溶引起了“固溶軟化”,降低了柱面滑移的臨界分切應力(CRSS),使得柱面滑移容易開動,改變了變形的模式,第二相的析出也為改善鎂合金的塑性起到了關(guān)鍵的作用。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TG146.22
【部分圖文】：

111.6.1 室溫下鎂合金塑性變形特征大部分鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)(如圖1.1所示)，對稱性低，其軸比(c/a)值為1.623，接近理想的密排值1.633，室溫滑移系少，冷加工成形困難。鎂合金的塑性變形機制主要表現(xiàn)為滑移系少，孿晶參與協(xié)調(diào)變形。在低溫的情況下，一般只有基面滑移系參與滑移，即3個幾何滑移系。它們的臨界分切應力比其他類型滑移系低得多。但是只有3個滑移系不可能協(xié)調(diào)有c軸方向壓縮應變產(chǎn)生的任何變形。實驗觀察表明，這些變形通過機械孿生來協(xié)調(diào)。誘發(fā)孿生所需要的應力小于激活其他滑移系所需的應力。低于498K時，多晶鎂的塑性變形僅限于通過基面{0001}與<112—0>方向滑移和棱面滑移系{101—2}<101—1>方向?qū)\生來實現(xiàn)。當應力與基面平行時

圖 2.3AZ31 鎂合金的組織 (a) 鑄態(tài) (b) 均勻化退火態(tài)Fig. 2.3 Microstructures of AZ31 magnesium alloy (a) as-cast (b) homogenized2.5 擠壓態(tài) AZ31 鎂合金熱處理實驗鎂合金的性能不僅與其化學成分有關(guān)，而且還與其所處的熱處理狀態(tài)有關(guān)本次實驗所采用的 AZ31 鎂合金屬于不可熱處理強化的鎂合金。本實驗的目的是過固溶和時效處理改變 Al 元素在合金中的形態(tài)來具體分析其對鎂合金拉-壓不稱性的影響。熱處理使用的材料是 400℃擠壓成型的 AZ31 棒材，具體的熱處理藝方案如下表 2.2 所示。表 2.2 擠壓態(tài) AZ31 鎂合金熱處理工藝方案Tab. 2.2 Heat treatment process scheme of extruded AZ31合金 固溶溫度/ ℃ 固溶時間/ h 時效溫度/ ℃ 時效時間/ h擠壓態(tài) AZ31 410+水淬 12擠壓態(tài) AZ31 230 8

2.7 金相觀察實驗金相實驗是研究金屬材料組織最常用的實驗手段，本文對 AZ31 合金鑄態(tài)織、DDE 變形、拉伸、壓縮、再結(jié)晶退火后的組織進行了金相觀察，并研究了組織的形態(tài)、分布及演變。為了研究拉伸、壓縮變形過程中各個階段的組織變情況，我們對變形過程中各個不同階段的制品進行了制樣，進行金相觀察和分研究。用水砂紙先粗磨后精磨其剖面(砂紙型號順序為 No120, No280, No400, No6No800, No1000, No1400, No2000)，所用浸蝕劑為：苦味酸 4.2g＋醋酸 10 mL＋餾水20mL＋乙醇70mL溶液，在OLYMPUS和ZEISS金相顯微鏡下觀察金相組織2.8 顯微硬度測定實驗硬度是表征金屬材料軟硬程度的一種性能。顯微硬度 HV 值可以反映基體析出相顆粒或者晶界附近等微觀區(qū)域的硬度。由于鎂基體硬度太低，即使用最圖 2.4 拉伸、壓縮試樣尺寸Fig. 2.4 The size of tensile and compressive sample
【參考文獻】

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本文編號：2893535