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轧制工艺对挤压态Mg-1.03Ca-0.47Mn镁合金板材组织和性能的影响

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轧制工艺对挤压态Mg-1.03Ca-0.47Mn镁合金板材组织和性能的影响

作者：赵磊杰太原科技大学

学位级别：硕士

镁合金作为21世纪最轻的结构件材料,拥有优异的减重效果,高比强度、比刚度,优异的生物相容性、可降解性,因此被越来越多的应用到与我们日常生活息息相关的各个领域中。然而,相比于传统钢铁、铝、钛及其合金材料,镁及其合金强度更低,同时... 详细信息

镁合金作为21世纪最轻的结构件材料,拥有优异的减重效果,高比强度、比刚度,优异的生物相容性、可降解性,因此被越来越多的应用到与我们日常生活息息相关的各个领域中。然而,相比于传统钢铁、铝、钛及其合金材料,镁及其合金强度更低,同时,密排六方的晶体结构会致使镁合金在各种低温塑性变形过程中难以启动非基面滑移,导致了镁合金的塑性变形能力差、制备成本高。因此,本文以挤压态镁合金板材为研究对象,以制备高强塑匹配、低成本的Mg-1.03Ca-0.47Mn镁合金板材作为研究目标,通过研究轧制及退火工艺对板材显微组织和力学性能演变规律的影响来为后续高强塑匹配、低成本的镁合金板材制备提供参考。研究结果表明:(1)轧制能够细化板材晶粒,提高强度,但也会导致位错密度及应变增加,使基面取向与(0001)基面织构被强化,伸长率被降低。(2)冷辊轧制促进了非基面滑移的进行,导致动态再结晶启动,但动态再结晶程度低,最小平均晶粒尺寸仅为8.3μm,屈服强度、抗拉强度也仅为242MPa、253MPa,且伸长率随轧制总压下量的增加分别下降至6.9%、4.4%。(3)温辊轧制促进平均晶粒尺寸被进一步细化至6.1μm,屈服强度、抗拉强度提高至248MPa、272MPa,(0001)基面织构密度提高至16.02,伸长率下降至仅为1.6%。温辊轧制中的低温,抑制了非基面滑移、动态再结晶,将冷辊轧制的动态再结晶机制转为变形诱导晶粒细化机制,晶界迁移率受限,小角度晶界增多,基面取向增强。(4)降温轧制引导动态再结晶与变形诱导晶粒细化机制共存,基面滑移与非基面滑移共存,平均晶粒尺寸被细化至3.2μm,屈服强度和抗拉强度被进一步提高至288MPa、309MPa,形成了(0001)双峰基面织构,导致织构密度下降为8.43。伸长率相比于高强度温辊轧制板材的1.6%提高到了3.3%,在强度提升的同时,伸长率提高了1倍有余。(5)退火会促进静态再结晶发生,显著改善镁合金板材性能。经低温或大轧制总压下量的轧制板材退火后,其晶粒尺寸几乎不发生增大。因此,降温轧制板材经退火后,位错密度和基面取向被削弱,形成了(0001)弱双峰基面织构,成功获得了高强塑匹配的Mg-1.03Ca-0.47Mn镁合金板材,即屈服强度、抗拉强度及伸长率分别高达256 MPa、305 MPa、13.1%。

关键词： Mg-1.03Ca-0.47Mn镁合金板材轧制退火基面织构晶粒细化显微组织力学性能

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AZ31镁合金板材冲压性能及冲压工艺研究

AZ31镁合金板材冲压性能及冲压工艺研究

作者：曹清香湖南大学

学位级别：硕士

针对两种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,研究结果表明:室温下,与普通轧制工艺制备的AZ31镁合金板材相比,等径角轧制工艺制备的AZ31镁合金板材晶粒更细小,基面织构减弱。屈服强度、屈强比、塑性应变比均减小,应... 详细信息

针对两种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,研究结果表明:室温下,与普通轧制工艺制备的AZ31镁合金板材相比,等径角轧制工艺制备的AZ31镁合金板材晶粒更细小,基面织构减弱。屈服强度、屈强比、塑性应变比均减小,应变硬化指数增大。说明等径角轧制工艺能有效地提高AZ31镁合金板材室温冲压性能。随着变形温度的提高,这两种镁合金板材塑性成形能力大幅提高,在200～300℃两者冲压性能相当。室温下普通轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的极限拉深比LRD仅为1.2,而等径角轧制工艺制备的AZ31镁合金板材极限拉深比可达1.6,表现出较好的拉深成形能力。等径角轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的Erichsen值明显高于普通轧制工艺制备的AZ31镁合金板材相应的值,表现出较好的胀形成形能力。针对两种工艺制备的AZ31镁合金板材进行了热拉深工艺研究,研究结果表明:对于等径角轧制工艺制备的板材,温度在160℃左右可得到极限拉深比为1.76的杯形拉深件,而对于普通轧制板材,当温度高于180℃时才能拉深成形。在220℃,当Rp=8mm,Rd=10mm,C=1.12t时,采用石墨+机油润滑,以12 mm/ s的速度进行拉深,可以获得表面质量较为理想极限拉深比为2.53的AZ31镁合金杯形冲压件。进一步表明提高温度,镁合金板材的塑性成形能力显著提高,且高温下与普通轧制工艺制备的AZ31镁合金板材相比,等径角轧制工艺制备的AZ31镁合金板材冲压成形能力并无明显的优势。平底冲杯件金相显微组织表明,与等径角轧制方向分别垂直(T)和平行(R)处都产生了不同程度的孪晶,且垂直方向处孪晶相对较多。表明与等径角轧制方向垂直的断口处塑性变形能力较强,不易开裂。

关键词： AZ31镁合金冲压性能极限拉深比 Erichsen值等径角轧制基面织构

基于温热预变形调控镁合金板材组织和性能研究

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基于温热预变形调控镁合金板材组织和性能研究

作者：张瑞昭燕山大学

学位级别：硕士

镁合金室温下可开动滑移系少,同时镁合金板材通常具有较强的基面织构,使得镁合金板材室温下塑性较差,限制了镁合金板材的广泛应用。因此,调控镁合金板材组织和性能改善镁合金板材的成形性能具有重要意义。本文从调控AZ31B板材组织和性... 详细信息

镁合金室温下可开动滑移系少,同时镁合金板材通常具有较强的基面织构,使得镁合金板材室温下塑性较差,限制了镁合金板材的广泛应用。因此,调控镁合金板材组织和性能改善镁合金板材的成形性能具有重要意义。本文从调控AZ31B板材组织和性能的角度出发,结合AZ31B板材的拉伸流变行为,分析了不同工艺参数对温热预变形的影响,并采用自行设计的模具对AZ31B板材施加了温热预变形。通过对预变形后金相组织、基面织构和拉伸曲线分析,探究了预变形温度、预变形量及预变形路径对AZ31B板材微观组织及力学性能的影响。主要研究结果如下:首先,研究了AZ31B板材的拉伸流变行为。结果表明,随温度的升高,AZ31B板材流变应力不断下降,其对应变速率的敏感系数不断增大,板材断裂机制由准解理断裂转变为韧性断裂;随应变速率的降低,流变曲线的软化阶段明显延长。其次,通过有限元仿真和实验分析了不同工艺参数对预变形的影响。确定了预变形过程中采用DC06深冲钢板作为垫板,它的孔径为35mm,厚度为1mm,凸模与垫板之间摩擦为有害摩擦,垫板与板料之间为有益摩擦;并通过自行设计的模具制备出了不同条件下双拉预变形试样及平面应变预变形试样。再次,研究了双拉及平面应变预变形对AZ31B板材微观组织及织构的影响。结果表明,随预变形温度的升高,非基面滑移系的开动使得基面织构增强的速度和对预变形量变化的敏感程度有所下降。预变形过程中动态再结晶形核保留了原始晶粒取向,同一预变形条件下,平面应变预变形动态再结晶晶粒体积占比及织构强度均低于双拉预变形。最后,研究了双拉及平面应变预变形对AZ31B板材力学性能的影响。结果表明,板材的屈服强度随预变形温度升高,增加的幅度逐渐减少,抗拉强度基本不随预变形条件发生变化。应变硬化指数n主要受预变形温度的影响。双拉预变形导致AZ31B板材断后伸长率降低,但随预变形温度升高,塑性有一定改善;平面应变预变形在200℃以上,施加小预变形量能够有效提高板材的断后伸长率。

关键词：镁合金板材温热预变形流变行为微观组织力学性能基面织构

热轧不同Gd含量Mg-Zn-Gd镁合金室温成形性探讨

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物理测试 2018年第1期36卷 1-7页

作者：刘华强蔡正旭唐荻赵爱民北京科技大学高效轧制国家工程研究中心

针对镁合金板材室温成形较差的特点，研究了不同含量稀土Gd元素对Mg-Zn-Gd变形镁合金室温成形性和织构的影响。采用不同Gd元素含量的Mg-Zn-Gd镁合金进行冶炼、均匀化退火和热轧。通过光学电镜、扫描电镜和X射线衍射仪等对获得的镁合金... 详细信息

针对镁合金板材室温成形较差的特点，研究了不同含量稀土Gd元素对Mg-Zn-Gd变形镁合金室温成形性和织构的影响。采用不同Gd元素含量的Mg-Zn-Gd镁合金进行冶炼、均匀化退火和热轧。通过光学电镜、扫描电镜和X射线衍射仪等对获得的镁合金板材进行其显微组织、织构和成形性能等的测试和研究。结果表明，一定含量的稀土Gd元素可以有效地改善和控制轧制Mg-Zn-Gd稀土镁合金板材的基面织构、埃里克森值和力学性能等。

关键词：镁合金显微组织 Gd 力学性能基面织构成形性能

高温轧制对AZ31B镁合金组织和性能的影响

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有色金属加工 2021年第2期50卷 17-22页

作者：丁春园陈忠家李赵明许智鑫合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

研究了高温轧制工艺对AZ31B镁合金微观组织、织构以及性能的影响规律。在轧制状态下,随着轧制温度从450℃升高至525℃,合金组织内部动态再结晶逐渐增多,孪晶数量不断减少,同时组织的均匀性也得到了改善,基面织构强度也呈下降的趋势。经... 详细信息

研究了高温轧制工艺对AZ31B镁合金微观组织、织构以及性能的影响规律。在轧制状态下,随着轧制温度从450℃升高至525℃,合金组织内部动态再结晶逐渐增多,孪晶数量不断减少,同时组织的均匀性也得到了改善,基面织构强度也呈下降的趋势。经350℃保温60min退火之后,合金板材内部发生了完全再结晶,孪晶组织消失,显微组织更均匀,板材基面织构强度也进一步减弱。由于基面织构强度的减弱,合金板材的室温成形性能随着轧制温度的升高得到显著提升,其杯突值由450℃时的5.6mm增大到525℃下的6.3mm,比450℃下的5.6mm提高了约12.5%。

关键词：镁合金动态再结晶基面织构室温成形

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退火处理对AZ31镁合金退孪晶的影响

西安工业大学学报 2016年第4期36卷 317-322页

作者：张荣雷亚萍刘健康要玉宏陈建西安工业大学材料与化工学院西安710021

为了研究退孪晶过程中退火处理对镁合金组织和力学性能的影响,以热轧AZ31镁合金为研究对象,对其在室温下沿横向(TD)预压缩后进行不同的退火工艺再沿垂直方向(ND)方向压缩会发生退孪晶.实验结果表明:退孪晶的开动应力为25 MPa,比孪晶形成... 详细信息

为了研究退孪晶过程中退火处理对镁合金组织和力学性能的影响,以热轧AZ31镁合金为研究对象,对其在室温下沿横向(TD)预压缩后进行不同的退火工艺再沿垂直方向(ND)方向压缩会发生退孪晶.实验结果表明:退孪晶的开动应力为25 MPa,比孪晶形成(48MPa)小,且退孪晶所需的应变比孪晶小;预压缩AZ31经过合适的退火处理退孪晶的屈服强度提高了约20MPa;未退火处理的预压缩5%试样在2.5%的应变就可以发生退孪晶,而退火处理的试样需要在5%的应变才可以退孪晶.表明退火处理可以使AZ31在退孪晶过程出现退火硬化现象并且推迟退孪晶的发生.

关键词：退孪晶基面织构偏析退火硬化

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热轧AZ31镁合金薄板室温成形性能

物理测试 2012年第5期30卷 1-6页

作者：刘华强唐荻胡水平王哲北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京100083

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用在不同轧制温度下获得的镁合金板材对其进行拉伸、埃里克森和锥杯试验,并通过光学电镜和X射线衍射仪对其显微组织、织构和成形性能等进行研究。结果表明,AZ31镁合金板材的综合力学性能不... 详细信息

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用在不同轧制温度下获得的镁合金板材对其进行拉伸、埃里克森和锥杯试验,并通过光学电镜和X射线衍射仪对其显微组织、织构和成形性能等进行研究。结果表明,AZ31镁合金板材的综合力学性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关;基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的强况下,晶粒大小对板材的成形性能起决定性影响。

关键词：显微组织力学性能冲压基面织构胀形成形

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TA1纯钛板材组织和拉伸过程分析

金属世界 2023年第6期 73-76页

作者：张亚峰张明玉岳旭同晓乐李峰丽胡雅歌新疆湘润新材料科技有限公司新疆哈密839000 大连交通大学连续挤压教育部工程研究中心辽宁大连116028

选取TA1纯钛板材,对其进行微观组织和拉伸实验分析。结果表明:TA1纯钛板材的组织以等轴α相为主,并有微量的晶间β相存在于等轴α相之间,X射线衍射的衍射峰均为α相,电子背散射衍射(EBSD)分析其密排六方结构的α钛的体积分数为99.2%,体... 详细信息

选取TA1纯钛板材,对其进行微观组织和拉伸实验分析。结果表明:TA1纯钛板材的组织以等轴α相为主,并有微量的晶间β相存在于等轴α相之间,X射线衍射的衍射峰均为α相,电子背散射衍射(EBSD)分析其密排六方结构的α钛的体积分数为99.2%,体心立方结构的β钛为0.8%,由极图可得,其基面织构较强,最大值达到6.85,其ND方向(板材横向)于晶粒之间的夹角较小,板材沿轧制方向(RD方向)织构较强;拉伸过程可分为3个阶段:初始阶段、强化阶段、颈缩阶段;拉伸试样的断口微观形貌主要由韧窝构成。

关键词：密排六方结构断口微观形貌轧制方向钛板材等轴α相拉伸过程体心立方结构基面织构

利用孪生变形提升镁合金板材室温成形性能的关键技术研究

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中国科技成果 2021年第2期22卷 63-63,65页

作者：无杨青山宋波蒋斌王利飞高翔黄利彭鹏重庆科技学院西南大学重庆大学太原理工大学洛阳双瑞特种装备有限公司中国汽车工程研究院股份有限公司不详

镁合金具有密度小、比强度高、阻尼减振性好和资源丰富等优点,是目前工程应用中相对较轻的金属结构材料。面对节能环保和轻量化等发展要求,镁合金可作为传统金属材料的重要补充,并在交通工具、电子通信和航空航天等领域有着广泛的应用... 详细信息

镁合金具有密度小、比强度高、阻尼减振性好和资源丰富等优点,是目前工程应用中相对较轻的金属结构材料。面对节能环保和轻量化等发展要求,镁合金可作为传统金属材料的重要补充,并在交通工具、电子通信和航空航天等领域有着广泛的应用前景。传统塑性加工制备的镁合金板材常常具有较强的基面织构,从而表现出差的室温冲压成形性能。大量研究表明,弱化镁合金板材织构可有效地提升镁合金板材的成形性能。

关键词：镁合金板材塑性加工金属材料冲压成形性能金属结构材料孪生变形基面织构航空航天