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《陕西理工学院》 2010年
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AZ31镁合金等通道转角挤压组织性能的研究

刘自乾  
【摘要】: 镁合金是目前工业应用中最轻的工程材料,其晶体结构属于密排六方结构,室温和低温下塑性比较低,为了提高镁合金的力学性能,细化晶粒是一种比较好的途径。近年来,等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)技术日益受到各国研究人员的重视,ECAP用于铝、铜合金、碳钢等都能获得亚微米级或纳米级的超细晶结构,但是该技术对密排六方结构的镁合金的研究相对较少。本文主要研究了ECAP工艺参数对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响,并且通过研究在变形过程中的演化规律,提出一种较合理的镁合金变形机制。 通过对不同变形路径、道次、温度、模具转角等工艺参数下AZ31镁合金微观组织的研究和力学性能的测试,总结了各工艺参数对镁合金组织性能的影响规律。结果表明:Bc路径晶粒细化效果较好,晶粒分布也比较均匀;镁合金晶粒尺寸随变形道次增加逐渐降低,6道次后晶粒尺寸趋于稳定,平均晶粒尺寸约为2.1μm;变形温度越低,晶粒尺寸越小,晶粒细化效果越好;试样的宏观硬度值随变形道次增加,有显著提高,3道次后达到最大值90.81MPa,随后硬度变化趋于稳定;镁合金随变形道次增加,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,延伸率持续增加;拉伸断口呈韧窝状断口,随着晶粒细化,韧窝尺寸减小,韧窝数量增多。 ECAP变形过程组织演化规律的实验结果表明:试样截面靠近拐角内侧和拐角外侧的晶粒细化程度不同,拐角内侧晶粒细化程度较明显,造成组织非常不均均匀,随着变形道次增加,晶粒尺寸逐渐降低,组织也趋于均匀;AZ31镁合金ECAP变形是先经历压缩变形后发生剪切变形,晶界处首先再结晶,随后延伸到晶粒里;镁合金细化机理主要为动态再结晶细化和晶内细化两种机制,当晶粒细化到一定程度,晶粒将不再细化。 利用Deform软件对镁合金ECAP变形有限元分析,进一步了解镁合金ECAP的变行行为。结果表明:载荷-行程曲线分为三个阶段:迅速增长阶段、载荷缓慢增长阶段、载荷平稳阶段;等效应力主要集中在拐角及其附近,越靠近拐角内侧等效应变速率越大;等效应变分布比较复杂,试样的头部和尾部变形较为复杂,试样中部应变分布较为规律,从试样中部横截面应变分布来看,等效应变沿拐角内侧-外侧方向分布不均匀。通过数值模拟结果和变形后试样的形貌及微观组织进行对照,验证了模拟的有效性。
【学位授予单位】:陕西理工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG379

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【参考文献】
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