鎂合金高溫單向壓縮及多向變形行為研究

《鎂合金高溫單向壓縮及多向變形行為研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、鎂臺(tái)金高溫單向壓縮及多向變形行為研究征摘要多向鍛造技術(shù)是一種強(qiáng)應(yīng)變塑性變形技術(shù)，可以細(xì)化組織，提高性能。目前國(guó)際上有關(guān)鎂合金多向鍛造技術(shù)的研究報(bào)道很少，為此本文以?xún)深?lèi)代表性鎂合金Mg-A1-Zn系(AZ31和AZS0合金)、Mg-Zn．Zr系(ZK60合金)為研究對(duì)象，探究了固溶處理工藝對(duì)鎂合金變形性能的影響，進(jìn)而系統(tǒng)研究了鎂合金高溫下單向壓縮變形行為，在此基礎(chǔ)上首次系統(tǒng)研究了鎂合金鑄錠多向鍛造變形特性，為制備性能優(yōu)異大尺寸鎂合金鍛坯提供了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)論如下：(1)系統(tǒng)研究了固溶處理工藝對(duì)鎂合金變形性能的影響，得到AZ80和ZK60兩種合金的最

2、佳固溶處理工藝參數(shù)，分別為390℃／16h和330℃／16h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合金內(nèi)的粗大第二相粒子(共晶相)是材料在單向鐓粗變形時(shí)開(kāi)裂的根源，固溶處理能有效地提高合金變形能力，最大成形極限增幅可達(dá)20％～30％。(2)系統(tǒng)研究了Mg．A1．Zn系合金高溫單向壓縮變形行為。合金高溫單向壓縮流變應(yīng)力行為呈現(xiàn)典型的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征，在溫度T≥250℃時(shí)，流變應(yīng)力行為對(duì)應(yīng)變速率敏感；而溫度T=200。C時(shí)，應(yīng)變速率對(duì)流變應(yīng)力影響不大。在高應(yīng)變速率條件下變形，合金試樣溫度將有較大幅度升高，約為30～50℃，其溫升變化量是應(yīng)變量的函數(shù)。初始晶粒度差異和基面擇優(yōu)取向存在是造成擠壓態(tài)AZ31合金與

3、另兩種鑄態(tài)合金(AZ31和AZ80合金)流變應(yīng)力和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為不同的主要原因。擠壓態(tài)AZ31合金熱壓縮變形流變應(yīng)力行為強(qiáng)烈地受到變形溫度的影響，當(dāng)變形溫度低于300℃時(shí)，流變應(yīng)力呈現(xiàn)冪指數(shù)關(guān)系；當(dāng)變形溫度高于350℃時(shí)，流變應(yīng)力呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系；而鑄態(tài)AZ31和AZS0合金高溫壓縮下的流變應(yīng)力均符合冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系。同時(shí)，合金元素鋁含量的增加將降低Mg．AI．Zn系合金的堆垛層錯(cuò)能，阻礙位錯(cuò)束集，增加位錯(cuò)高溫攀移傾向。隨著合金化程度的增加，Mg．AI．Zn系合金的變形激活能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，與鑄態(tài)AZ31合金變形激活能為167KJ／mol相比，相同條件下鑄態(tài)AZ80合金變形激活能增大

4、到220KJ／tool。、(3)系統(tǒng)研究了變形條件(變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變量等)對(duì)ZK60合金高溫單向壓縮變形過(guò)程中流變應(yīng)力行為和顯微組織演變規(guī)律的影響，并對(duì)ZK60合金在高溫壓縮道次間軟化規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明合金高溫壓縮道次問(wèn)的靜態(tài)軟化程度較低，靜態(tài)軟化行為以亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主，建立了亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，相應(yīng)的亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能約為50．12KJ／mol，遠(yuǎn)小于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能189KJ／mol。變形溫度對(duì)亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程影響較大，高于應(yīng)變速率對(duì)其影響。(4)首次系統(tǒng)研究了Mg．A1．Zn系合金高溫多向壓縮變形行為。粗晶鎂合金多博士學(xué)位論文向壓縮大變形晶粒細(xì)化機(jī)制為變

5、形帶誘發(fā)晶粒破碎，同時(shí)伴隨動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生。形變中合金晶粒細(xì)化存在一定程度，繼續(xù)變形晶粒度基本穩(wěn)定；在一定范圍內(nèi)增大道次壓下量和降低變形溫度均有助于組織細(xì)化：重加熱時(shí)再結(jié)晶組織得到一定程度的回復(fù)和軟化，晶粒尺寸增大。與連續(xù)單向變形相比，多向變形時(shí)合金的變形帶取向隨外加載荷方向變化而改變，在晶粒內(nèi)部相互交錯(cuò)，有利于組織細(xì)化。AZ80合金在多向壓縮變形過(guò)程中，在晶粒細(xì)化的同時(shí)，合金中殘留的少量大尺寸的MglTAll2相顆粒在外加載荷作用下經(jīng)歷了破碎一回溶一析出一重溶過(guò)程，形成的細(xì)小點(diǎn)狀析出相釘扎在再結(jié)晶晶界上，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，限制晶粒的長(zhǎng)大。(5)系統(tǒng)研究了合金化對(duì)Mg．A1-Zn系合

6、金多向壓縮變形過(guò)程中力學(xué)行為的影響。AZ31和AZ80兩種合金具有相似的變化規(guī)律，硬度和抗拉強(qiáng)度隨著變形道次的增加先升高而后逐漸降低，而伸長(zhǎng)率則一直增加，經(jīng)過(guò)7個(gè)道次的變形，兩種合金的伸長(zhǎng)率達(dá)到最大。在高溫下反復(fù)加熱導(dǎo)致合金回復(fù)軟化是AZ31合金硬度值降低的主要原因，對(duì)于AZ80合金而言，析出相重溶是導(dǎo)致合金硬度值下降的另一因素。在相同變形條件下，適當(dāng)?shù)亟档妥冃螠囟饶苡行岣吆辖鸬膹?qiáng)度和伸長(zhǎng)率。與多向壓縮變形相比，連續(xù)單向鍛壓有助于合金的伸長(zhǎng)率的提高，而強(qiáng)度則有所降低。(6)系統(tǒng)研究了多向鍛造過(guò)程中鎂合金的晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)與取向行為。在對(duì)鑄態(tài)AZ80合金研究中發(fā)現(xiàn)：多向鍛造變形對(duì)合金晶

7、粒轉(zhuǎn)動(dòng)和取向的定向流動(dòng)是材料塑性變形過(guò)程發(fā)生擇優(yōu)取向的主要原因。在無(wú)新晶粒產(chǎn)生的小變形情況下即可通過(guò)滑移和孿生使晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)形成較強(qiáng)的基面擇優(yōu)取向。本實(shí)驗(yàn)條件下，除第4道次外，其余前9道次壓縮面均出現(xiàn)明顯的基面取向。10道次后合金開(kāi)始呈現(xiàn)隨機(jī)取向分布。變形溫度和變形方式對(duì)合金晶粒取向影響較大，適當(dāng)降低變形溫度和采用多向變形均能促使壓縮面基面取向增強(qiáng)，而道次應(yīng)變量在本實(shí)驗(yàn)中對(duì)晶粒取向影響不大。(7)研究了連續(xù)多向鍛造工藝對(duì)大尺寸AZ80鎂合金鑄錠(110mmX70mmX60mm)組織和性能的影