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论文针对镁合金塑性变形能力差的特点,研究了变通道角挤压(CCAE)变形过程中AZ31系镁合金的微观组织演变和变形后的力学性能以及CCAE变形工艺。重点讨论了CCAE变形过程中的晶粒细化机制,变形后的室温力学性能,以及模拟了CCAE变形过程中的挤压力和应力应变分布。以期对AZ31镁合金的CCAE变形机理和CCAE变形工艺本身进行了初步的研究和探讨。论文选取了应用比较广泛的AZ31镁合金作为研究对象。采用金相显微分析(OM)、X射线衍射分析等手段,对不同挤压温度下AZ31镁合金在CCAE变形过程中的显微组织和织构的演变规律进行了分析;进行室温力学性能测试,探讨了CCAE成型后AZ31镁合金的室温力学性能;采用透射电子显微技术(TEM),探讨了CCA变形过程中AZ31镁合金的晶粒细化机制;对经CCAE变形后的AZ31镁合金进行了退火处理,探讨了经CCAE变形后AZ31镁合金显微组织的变化;采用有限元软件对CCAE变形工艺进行了模拟分析,对CCAE变形过程中挤压力和应力应变分布进行了初步探讨。取得了如下结果:AZ31镁合金经CCAE变形后,镁合金晶粒明显细化。变形后合金室温延伸率随晶粒细化而提高,屈服强度和硬度都随晶粒细化而提高,与Hall-Petch关系的趋势符合,由于受织构影响,300℃时与Hall-Petch关系相违背。AZ31镁合金的晶粒随变形温度的降低而减小。AZ31镁合金经CCAE热变形后,合金的室温强韧性得到综合改善。对AZ31镁合金在250℃CCAE变形后试样进行不同的退火工艺,发现350℃保温2h为最佳退火工艺,长条原始组织发生了充分的再结晶,呈等轴晶分布。挤压温度是CCAE变形过程中最为关键的因素,相对于其他因素来说它比较容易控制,随着挤压温度的升高晶粒的细化效果减弱。在挤压温度为250℃挤压比为8.37时,挤压速度为2mm/s的挤压参数条件下,挤压后的AZ31镁合金平均晶粒尺寸为4.31μm,晶粒变得更加致密细小,而且分布均匀,镁合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率都得到了提高;显微硬度(HV)为64.3Kg/mm2,屈服强度达到171MPa,抗拉强度达到270MPa,延伸率达到19.1%,镁合金的强韧性能有效地得到提高;CCAE变形过程中晶粒的细化机制可以归结为模具转角的剪切作用和墩粗变形过程时引起的晶粒破碎及变径区的晶粒破碎和整个CCAE变形过程中发生的连续动态回复和再结晶;在剪切应力的作用下,位错实现了重排从而在晶粒内部实现亚晶结构,通过亚晶的合并与转动形成新的晶粒,这些高能位区域产生大量的新晶核又在正长大的再结晶晶粒边界形核长大,当位错不断向小角度晶界运动并试图通过它时被钉扎在界面处,从而促使小角度晶界向大角度晶界转变,镁合金因而得以细化。利用有限元软件Deform-3D对CCAE变形过程中的挤压力和应力应变分布进行了有限元模拟。从模拟过程来看,挤压温度在挤压的所有的参数中,起着至关重要的作用,影响着挤压力的实际大小。整个模拟过程与实际挤压情况较吻合,对今后的进一步试验有一定的参考价值。