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挤压模具油循环控温设计及AZ91D镁合金挤压工艺研究

挤压模具油循环控温设计及AZ91D镁合金挤压工艺研究

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作者：刘正涛重庆大学

学位级别：硕士

本文以AZ91D镁合金作为研究对象,探索一种镁合金控温挤压的工艺方法。设计制造了一种油循环控温挤压模具,并在不同挤压速度下对比了油循环控温模具和常规不通油模具的挤压制品表面质量、组织性能变化,以及挤压过程中模具的温度变化和挤... 详细信息

本文以AZ91D镁合金作为研究对象,探索一种镁合金控温挤压的工艺方法。设计制造了一种油循环控温挤压模具,并在不同挤压速度下对比了油循环控温模具和常规不通油模具的挤压制品表面质量、组织性能变化,以及挤压过程中模具的温度变化和挤压力变化。深入探究了模具油循环控温挤压对镁合金快速挤压裂纹及制品组织性能的影响规律,为镁合金塑性加工工艺提出了新的思路和理论指导。主要得到以下结论:(1)揭示了不同挤压速度下油循环控温对AZ91D镁合金挤压裂纹的影响规律,确定了常规模具挤压和模具油循环控温挤压产生挤压裂纹的临界挤压速度分别约为2.6m/min和3.0m/min,模具油循环控温挤压可有效抑制AZ91D镁合金挤压裂纹产生或改善挤压裂纹程度。但是,挤压速度达到较高程度时(4.0m/min以上),模具油循环控温挤压与常规模具挤压的裂纹程度相近,改善效果有限。(2)镁合金在挤压过程中,挤压速度越大,合金通过挤压模发生挤压变形的实际变形温度越高,越容易产生挤压裂纹等挤压缺陷。在相同挤压速度下,油循环控温挤压降低了金属坯料通过模孔时的温度,因此有利于改善镁合金挤压制品的表面质量。(3)AZ91D镁合金热挤压后发生了动态再结晶,晶粒被细化,提高挤压速度促进了镁合金在热挤压过程中的动态再结晶和晶粒长大,而油循环控温挤压可以减缓晶粒长大速度,具有细化晶粒、稳定组织的作用。(4)AZ91D挤压态镁合金中第二相主要由晶界上细小颗粒状的β-MgAl相和晶内较大颗粒状的Al-Mn相组成。随着挤压速度增大,变形温度升高,熔点较低的细小β-MgAl相减少,而熔点较高的颗粒状Al-Mn相仍分布在基体和晶界上。模具油循环控温挤压时合金变形温度降低,第二相回溶至基体变得困难,晶界上的β-MgAl相数量较多,这些弥散分布的第二相颗粒具有阻止晶粒长大和提高材料强度的作用,但是对材料塑性有不利影响。(5)挤压模具油循环控温对镁合金挤压制品的力学性能提升是有益的,合金塑性和抗拉强度变化不大,屈服强度有较大提升,尤其是低挤压速度下表现为更好的强塑性综合性能。在挤压温度420℃,挤压比79的实验条件下,挤压速度为1m/min时油循环控温挤压AZ91D镁合金的综合性能达到最优,屈服强度为258MPa、抗拉强度为376MPa、断后伸长率为14.5%。(6)挤压模具油循环控温后,AZ91D挤压镁合金棒材前后端和横截面上的硬度值稳定系数都更接近1,表现出更好的纵向和横截面上性能均匀性。

关键词： AZ91D镁合金控温挤压挤压裂纹组织和性能

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