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AZ31镁合金丝材热拉拔工艺研究

任丽丽  
【摘要】:镁合金丝材轻质、高强、良好的生物相容性使其在电子产品、航空航天、医疗等领域有着广泛的应用,而拉拔是镁合金丝材成形较为理想的工艺,但镁合金室温下塑性较差,拉拔易产生裂纹,并且冷拉拔退火频繁,效率极低。本课题针对镁合金丝材冷拉拔的技术难点,提出了降温热拉拔工艺,实现了镁合金大变形量(单道次变形量30%,两次退火之间的累积变形量可达60%以上)的塑性变形,减少了退火次数,提高了生产效率,因此,具有重要的学术意义和应用价值。本文主要研究了热拉拔工艺过程中的工艺参数(道次变形量、拉拔温度和冷却条件)对AZ31镁合金丝材性能的影响规律,并对不同退火次数的连续热拉拔工艺方案进行对比,给出了较优方案。研究发现,进行单道次热拉拔时,道次变形量越大,丝材中动态再结晶组织越多,但即使30%的变形量下,动态再结晶组织仍少于形变组织,形变组织约占整体的一半以上;随着变形量的逐渐增大,丝材中的织构类型逐渐由初始的{0001}0211//拉拔方向的再结晶织构转变为{0001}0110//拉拔方向的形变织构,并且织构强度随着变形量的增大而逐渐增强;丝材的强度和硬度随着单道次变形量的增大而逐渐提高,但延伸率随之降低,单道次变形量在20%-25%之间时丝材的综合力学性能较好。变形温度和冷却条件对丝材的组织有着重要的影响,拉拔后丝材组织中的再结晶组织分数随着拉拔温度的升高而增大,但由于水冷条件下丝材在出模口急剧冷却,使组织固定下来,所以丝材组织中大部分仍为形变组织,而空冷条件下丝材出模具后会发生继续再结晶,所以最终丝材组织中大部分为再结晶组织,因此水冷条件下丝材可承受的拉拔力更大;水冷条件,在再结晶温度以下变形时所得AZ31镁合金丝材的织构类型主要为{0001}(0110+0211)//拉拔方向的混合织构,而随着温度的逐渐升高,丝材的织构类型逐渐转变为单一方向的{0001}0110//拉拔方向的形变织构,并且织构强度逐渐减弱;拉拔后丝材的强度随着温度的升高而逐渐下降,并且水冷条件下所得丝材的强度普遍高于空冷条件所得丝材。根据对单道次热拉拔工艺参数的研究,制定出两种多道次连续热拉拔工艺方案,将初始AZ31镁合金挤压棒料从Φ9.0mm拉拔至Φ1.9mm。其中拉拔温度选取400℃-210℃,单道次变形量均在20%以上,两次退火之间的平均累积变形量分别为40.4%,57.3%。通过对比发现三个道次一退火的连续热拉拔工艺最终所得丝材的综合力学性能更高,变形后的丝材屈服强度从初始挤压棒料的157.3MPa提高至306.5-382.8MPa,抗拉强度从255.2MPa提高至349.8-417.1MPa,并且可以减少中间退火次数,是一种可以推广的小直径AZ31镁合金丝材拉拔工艺。


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