论文部分内容阅读
本文通过均匀化工艺调控ME21镁合金板材的组织和力学性能,尤其是屈强比的调控,研究了均匀化退火工艺对ME21合金挤压板材的组织和力学性能、各向异性、加工硬化指数的影响。并通过自行设计的机加工变形的表征方法对不同屈强比的镁合金的机加工变形进行对比,以确认机加工变形的程度与材料的屈强比具有相关性,得到以下结论:ME21铸态合金420℃退火时溶质原子已获得足够的能量进行扩散运动,经420℃×4h均匀化退火后组织的均匀化效果充分。420℃到520℃范围均匀化退火,铸态合金室温力学性能不能得到提高,420℃和470℃均匀化后强度和塑性都下降,520℃均匀化后抗拉强度约150MPa,延伸率约6%,和铸态合金接近;均匀化退火温度对铸态合金屈服强度影响较小。采用高温均匀化并需保留尽可能大的固溶效果时,Φ80mm的ME21铸锭在炉内从520℃快冷到450℃约7分15秒,坯料内各测试点温差≤5℃,高温均匀化后在炉内向挤压温度快冷的方法可行。420℃×4h均匀化后挤出板材的抗拉强度和延伸率在各个方向上比较一致,抗拉强度均在241MPa至254MPa之间,延伸率在16%~17.5%之间;470℃×4h的挤压板强度指标各向异性最小,抗拉强度约为244MPa,屈服强度185MPa;横向延伸率9.7%,使塑性各向异性变差;520℃×4h挤压板相对于470℃×4h的,抗拉强度各方向低10~30MPa,而延伸率无更多优势。ME21合金挤压板材板宽方向上强度和屈强比均随着均匀化温度的升高而降低,但沿挤压方向上470℃×4h均匀化挤压板料的强度明显有优势;采用520℃×4h高温均匀化后挤压,板材的边部和心部的强度和屈强比差异更小,420℃×4h均匀化的挤压板,边部和心部的延伸率更相近。挤压态ME21合金板的应变硬化指数各向异性与屈强比的各向异性具有良好的对应关系。室温变形加工硬化指数随均匀化温度的升高而增大,420℃均匀化和470℃均匀化的挤压板的硬化指数都较小,520℃均匀化的几乎翻倍且各向差异变大;470℃均匀化后挤出板材的硬化指数各向差异最小。均匀化温度提高,有利于ME21合金热挤压过程再结晶程度的增加。420℃热透后挤出板材存在大量未再结晶晶粒,组成沿挤出方向分布的长条状区域,组织极不均匀;420℃均匀化4小时后挤出板材未再结晶区域尺寸和面积减少;470℃均匀化后挤出的板材未再结晶区域少且分布弥散;520℃均匀化后挤压板合金再结晶更为充分,未再结晶块状结构极少,宏观组织极均匀。挤压前合金中的化合物相挤压后被破碎细化,沿袭了铸态合金中沿枝晶间分布的特征,枝晶臂尺寸通常在20~50μm之间,化合物颗粒勾勒出的网状单元的直径,也保持了这个尺寸,体现了化合物分布在变形前后具有遗传性。课题开发的板料机加工后变形程度的检验和评测的装置和方法,证实了屈强比和机加工后变形敏感性存在关联性:不同成分以及相同成分不同温度均匀化后的镁合金挤压板材,屈强比越大,板料机加工后变形程度越小。