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热变形对连续铸轧AZ31B镁合金微观组织及力学性能的影响

作　者: 李树梅
导　师: 汪明朴
学　校: 中南大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: AZ31B镁合金热压缩变形流变应力动态再结晶孪生织构
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文对均匀化后的连续铸轧AZ31B镁合金板坯进行了热压缩试验及热轧试验,并分别建立了AZ31B合金高温和低温的流变应力本构方程；并利用维氏硬度检测、光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、EBSD等技术对其性能,显微组织结构及孪生,动态再结晶行为进行了研究,结果表明：1.AZ31B镁合金高温压缩变形真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征,可用加工硬化、过渡、软化和稳态流变四个阶段加以描述。峰值应力随变形温度降低和应变速率增加而增大。变形温度为100℃且应变速率大于0.1s-1时试样发生宏观开裂；2.AZ31B合金高温和低温压缩变形流变行为可分别用双曲正弦函数修正的Arrhenius关系和Z参数描述,所求得本构方程分别为：低温ε=5.6288[sinh(0.029667σ)]4.5430 exp(-94352／RT)高温ε=5.7195×107[sinh(0.029667σ)]2.658 exp(-127524／RT)3.通过金相组织发现,AZ31B合金低温变形时以基面滑移和机械孪生为主,高温变形以位错滑移,交滑移及攀移为主；低温下动态再结晶机制为孪生诱导再结晶机制,而高温下则为连续动态再结晶机制；4.TEM观察发现低温变形时孪晶交截区内有大量的位错,且DRX核心在此形成,表明AZ31B镁合金低温孪生动态再结晶存在孪晶-孪晶交截形核的动态再结晶模式。5.热轧实验表明,AZ31B合金板坯具有良好的热轧性能：在375℃条件下热轧开坯,一道次压下量可高达60%。随着热轧变形量的增加,AZ31B合金板坯退火后的晶粒减小,当变形量为60%时,300℃退火1小时后晶粒尺寸仅为4.3μm。6.当晶粒尺寸较大时,小变形阶段,AZ31B合金的塑性变形机制主要为孪生机制。随着变形量的增加,孪晶数量逐渐减少,孪生机制逐渐让位与位错滑移机制；7.将变形60%的AZ31B合金于375℃退火30min,获得晶粒尺寸为8μm。再对其进行小变形,此时,主导变形机制为位错滑移。而将变形60%的AZ31B合金于460℃退火2小时使之与铸轧均匀化后晶粒尺寸相当,再将其热轧10%,组织再次出现大量孪晶,说明粗大晶粒容易发生孪生而小晶粒更易滑移变形。8.受{1012}孪生影响,小变形量时基面织构迅速减弱,而后,随着位错滑移逐渐增加,基面织构增强；变形量增加到50%时,基面织构出现向轧向延伸的趋势,说明此时已经发生了非基面位错的滑移。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章文献综述  8-27
  1.1 镁合金概述  8-12
    1.1.1 镁及镁合金基本性能  8-9
    1.1.2 镁合金在民用工业领域的应用  9-11
    1.1.3 镁合金在军事工业领域的应用  11-12
  1.2 镁合金的加工塑性特点  12-20
    1.2.1 镁合金流动过程描述  12-13
    1.2.2 镁合金的滑移变形  13-15
    1.2.3 镁合金的孪生变形  15-17
    1.2.4 镁合金的塑性变形机制  17-19
    1.2.5 镁合金的细晶强化  19-20
  1.3 镁合金的动态再结晶  20-24
    1.3.1 镁合金动态再结晶研究进展  20-22
    1.3.2 再结晶数学模型  22-24
  1.4 镁合金的织构  24-25
  1.5 本课题的研究目的与内容  25-27
第二章材料制备与实验方法  27-32
  2.1 材料制备  27
    2.1.1 铸轧工艺流程  27
    2.1.2 合金配料与熔炼  27
  2.2 实验方法  27-32
    2.2.1 热模拟试验  27-28
    2.2.2 光学显微观察  28-29
    2.2.3 织构分析  29
    2.2.4 透射电镜(TEM)观察  29
    2.2.5 维氏硬度测量  29-30
    2.2.6 拉伸力学性能测量  30-32
第三章 AZ31B镁合金的热压缩变形特性研究  32-52
  3.1 热压缩条件对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响  32-36
    3.1.1 变形速率对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响  32-35
    3.1.2 变形温度对AZ31B镁合金真应力-真应变曲线的影响  35-36
  3.2 AZ31B镁合金流变应力方程的建立  36-41
    3.2.1 指数关系和幂指数关系温度范围的确定  36-38
    3.2.2 合金变形常数的求解  38-40
    3.2.3 AZ31B镁合金变形本构方程的建立  40-41
  3.3 热压缩变形对AZ31B合金性能及组织结构的影响  41-47
    3.3.1 热压缩条件对AZ31B合金金相组织结构的影响  41-45
    3.3.2 热压缩条件对AZ31B合金力学性能的影响  45-47
  3.4 AZ31B镁合金低温压缩变形机制  47-51
    3.4.1 金相显微分析  47-49
    3.4.2 TEM观察  49
    3.4.3 AZ31B合金低温动态再结晶机制  49-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章 AZ31B镁合金板坯的热轧变形  52-67
  4.1 热轧试验  52-53
  4.2 热轧金相组织分析  53-59
  4.3 热轧板材拉伸力学性能  59-60
  4.4 分析与讨论  60-65
    4.4.1 织构测量  60-62
    4.4.2 孪生模式EBSD分析  62-64
    4.4.3 动态再结晶TEM分析  64-65
  4.5 本章小结  65-67
第五章结论  67-68
参考文献  68-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间获得主要成果  77

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