论文部分内容阅读
镁合金板材在航空航天、轨道交通、电子产品等领域应用前景广阔。但是传统生产工艺下的镁合金板材各向异性强烈,室温下成形性能差,限制了其发展。本文通过电磁搅拌铸坯-热挤压成形管材-压剪展板的系统工艺过程,探索高性能镁合金板材的短流程制备工艺,研究板材成形过程中组织、性能演变规律及变形机理,优化工艺参数,制备出抗拉强度255MPa、伸长率为30%、硬度为60.3HV的AZ31镁合金薄板。首先对不同条件下(自然凝固,电磁搅拌,电磁搅拌-直接固溶)初始铸锭差异进行分析发现:电磁搅拌-直接固溶处理后的组织内第二相固溶到基体内,同时晶粒中存在孪晶和小角度晶界,由于孪晶边界和小角度晶界的强化作用,使材料的强韧性得到了提升。抗拉强度和伸长率可达到200MPa和16.8%。对自然凝固以及电磁搅拌-直接固溶的管坯进行挤压比为25.3,温度为400°C的等温挤压时发现后者的力学性能优于前者,但是挤压后的织构差异不明显。综合观察分析铸态,挤压态的微观组织发现:初始晶粒度较小,动态再结晶的延后效应是造成电磁搅拌-直接固溶的管坯挤压后的力学性能优于自然凝固铸坯挤压管材的主要原因。然后对电磁搅拌-直接固溶的管坯分别进行挤压温度为(300°C、350°C、400°C),挤压比为(8.2、10.6、25.3)的等温挤压成形镁合金管材,通过对挤压管材的力学性能和组织观察发现:随着挤压温度的升高,晶粒尺寸增加、组织均匀性下降、镁合金抗拉强度和硬度下降,但是由于晶界数量的减少导致伸长率的上升,挤压过程中随着挤压温度的升高再结晶模式由连续动态再结晶向非连续动态再结晶转化,挤压管材织构呈现出晶粒基面取向∥ED方向、c轴∥TD的组分;随着挤压比的升高,AZ31镁合金管材晶粒变得细小、再结晶的长大得到了抑制,但是变形量的增加使其织构集中强度增加,晶粒细化以及组织均匀性提高导致了强韧性的提升。在挤压比为25.3挤压温度为400°C下获得的管材具有最佳的综合力学性能,此时镁合金管材的抗拉强度,断后伸长率和硬度分别为270MPa、23%、65HV。最后对所得管材进行压剪展板可以引入剪切带以及孪晶,使晶粒取向发生偏转、织构强度降低、使得压剪后的板材各向异性减弱;但是由于板材中引入剪切带造成了加工硬化,使得材料塑性性能下降。通过对不同的退火参数进行研究发现:在400°C,4h下进行完全退火后,镁合金薄板的抗拉强度、伸长率和硬度分别为255MPa、30%、60.3HV。