论文部分内容阅读
镁及镁合金为密排六方结构,独立滑移系少,塑性加工困难,成材率低,因而还很难以市场可接受的技术和成本进行变形镁合金零件的批量化生产。本文针对新能源电动车用轻合金型材构件,以ZK60镁合金为原材料,试图挤压出能替代6082铝合金的型材制品,研究镁合金挤压工艺、模具结构、热处理等对挤压制品成形质量、显微组织和力学性能的影响。主要研究内容包括: (1)热模拟压缩试验表明,随着变形温度的升高和应变速率的下降,ZK60合金的流变应力和峰值应力均下降,主要原因是高温下原子对位错运动的阻碍作用减弱,而小的变形速率使得再结晶软化速率大于加工硬化速率。在变形温度250~400℃、应变速率0.5~1s-1时,ZK60合金流变抗力相对较小,适合进行变形加工。挤压模具结构设计时,工作带长度比铝合金挤压模具短1~2mm可有效地降低实际挤压力。 (2)挤压温度和挤压速度对挤压型材质量有重要影响,挤压温度越低、挤压速度越快,突破挤压力越大;挤压温度过高会造成型材表面质量下降,出现表面氧化发黑和热裂纹;挤压速度过慢则影响生产效率,热损失过多还可能导致闷车。ZK60镁合金在挤压温度340~380℃、挤压速度20~25mm/s时可顺利挤出,型材表面质量良好,晶粒细化效果明显,挤压过程中发生局部动态再结晶。 (3)ZK60合金经过挤压,其组织可细化至10μm左右,随后退火、T5或T6处理后晶粒尺寸变化不大。沉淀强化是ZK60镁合金重要的强化方式,MgZn2相作为Mg-Zn合金中的稳定相,各种状态下均能发现;T5处理析出的主要是细小弥散的β′相,成短棒或杆状,与镁基体共格;T6处理析出的主要是β′′相,大小与分布特征与T5态下β′相类似,但成矩形状,与基体成非共格关系。 (4)通过对各状态下ZK60镁合金型材室温拉伸力学性能的比较发现,其强度和塑性指标可达到或超过同状态下6082铝合金型材的水平。退火处理使合金挤压态的抗拉和屈服强度略有降低,延伸率基本不变;T5、T6处理都可使挤压态ZK60合金强度提高,而T5态提高幅度较大,但延伸率稍低,这与其析出相与基体的位相关系有关。断口分析表明各状态下ZK60镁合金型材均呈韧性断裂,型材制品强度和塑性配合良好。