热变形对AZ80镁合金性能影响的研究

论文摘要

镁合金以其密度低、比强度高、减震性好等一系列优异特点,成为21世纪最具发展潜力的材料之一,而提高变形镁合金的性能成为研究的重点之一。在变形镁合金中,AZ80镁合金表现出最为优良的机械性能,通过合理改善其形变及热处理工艺可能进一步提高其强度。本文把形变和热处理这两种改善材料性能的有效方式结合起来,对AZ80镁合金进行热挤压实验,时效实验和热模拟压缩实验,利用扫描电子显微镜(SEM)以及常规力学性能测试等手段分别研究了变形和热处理对性能和微观组织的影响,以及高温下镁合金的应力应变关系。所得主要研究结果如下:挤压变形过程中镁合金发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒,对AZ80镁合金性能的提高起到了有益的作用。AZ80镁合金硬度随时效温度的升高而增大,而塑性却随温度升高而降低;AZ80镁合金的抗拉强度,屈服强度,延伸率,断面收缩率均具有相类似的整体变化趋势,随时效温度的升高,先增大后降低,在170℃出现峰值;抗拉强度最高达到255.51MPa,屈服强度达到132.62MPa。分析AZ80镁合金的应力应变行为可以得出,AZ80镁合金的压缩热变形属于动态再结晶型,在所有应力应变曲线中,在开始阶段都因加工硬化作用曲线升高很快,随着应变的进行,动态再结晶软化作用加剧,当其与加工硬化作用相平衡时,应力达到一峰值后下降并逐渐趋于稳定,进入了稳态流变。在相同的变形温度下,变形速率越高所对应的应力值越大,同时随着应变速率的增加,应力峰值向应变增大的方向移动;在同一变形速率下,随着变形温度的升高,应力值越低,变形温度越高,空位原子扩散和位错进行交滑移、攀移的驱动力越大,因而就更易于发生动态再结晶。在生产中通过升高变形温度并降低变形速率可使镁合金迅速达到动态再结晶状态,从而有利于镁合金的晶粒细化。综合分析说明形变热处理工艺能够有效的提高AZ80镁合金的力学性能,且应综合考虑变形温度和变形速率的影响来确定AZ80镁合金的加工工艺及热处理工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金材料简介
• 1.1.1 镁合金的性能特点
• 1.1.2 镁合金分类及其应用
• 1.2 镁合金的强化及其原理
• 1.2.1 固溶强化
• 1.2.2 析出强化
• 1.2.3 弥散强化
• 1.2.4 细晶强化
• 1.2.5 热处理强化
• 1.3 AZ80 合金的研究现状
• 1.4 课题研究的意义、内容及方法
• 1.4.1 课题研究的意义
• 1.4.2 课题研究的内容及方法
• 第二章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料的选取
• 2.2 实验内容与方法
• 2.2.1 挤压工艺参数的确定
• 2.2.2 热处理工艺参数的确定
• 2.2.3 热模拟压缩实验
• 2.2.4 宏观硬度测试
• 2.2.5 镁合金试样拉伸性能测试
• 2.2.6 常温冲击试验
• 2.2.7 组织观察及扫描电镜分析
• 第三章 圆柱试样压缩变形实验研究
• 3.1 热模拟压缩试样的宏观形貌分析
• 3.1.1 试样宏观形貌与变形温度和应变速率分析
• 3.2 热模拟压缩应力-应变曲线分析
• 3.3 热变形动力学
• 3.3.1 应变速率对流变应力的影响
• 3.3.2 变形温度的影响
• 3.3.3 热变形压缩下动力学模型
• 3.3.4 与其他变形镁合金的变形抗力的比较
• 3.4 热模拟压缩组织分析
• 3.5 镁合金的热变形机制
• 3.6 本章小结
• 第四章 形变热处理工艺对 AZ80 合金组织性能的影响
• 4.1 显微组织分析
• 4.1.1 挤压变形对AZ80 合金组织的影响
• 4.1.2 时效处理对AZ80 合金组织的影响
• 4.2 形变热处理对 AZ80 合金对硬度的影响
• 4.3 形变热处理对 AZ80 合金对拉伸性能的影响
• 4.4 形变热处理对 AZ80 合金对冲击性能的影响
• 4.5 讨论
• 4.5.1 镁合金中析出相不同方式的形核和生长
• 4.5.2 AZ80 镁合金的时效及其析出相对性能的影响
• 4.6 本章小结
• 全文结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢