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双辊铸轧镁合金条带的异步轧制微观组织和力学性能演变

作　者: 龚喜兵
导　师: 李赛毅
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 异步轧制双辊铸轧镁合金微观组织织构塑性
分类号: TG339
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

变形镁合金在铸造后往往通过热变形方式细化晶粒来提高合金的力学性能,其在轻型结构材料方面应用具有广阔的潜力。然而,镁合金板材制造成本高和室温塑性变形能力差一直阻碍着变形镁合金的工业应用。双辊连铸技术将铸造和热轧结合在一起可直接从镁合金熔体制备出条带坯料,可以起到细化组织及第二相并减少偏析,从而改善合金塑性变形能力、缩短镁合金板带材的加工工艺流程等作用,从而降低生产成本。然而,变形镁合金在常规热轧变形后一般会产生强烈的0002基面织构,而该织构的存在是变形镁合金室温塑性低和各向异性高的主要原因。本研究的目标是对铸轧条带进行进一步的异步轧制以期通过织构控制及晶粒细化法来有效改善镁合金室温塑性。本研究对铸轧条带采用了不同异速比的异步轧制工艺,开展了微观组织、织构分析和力学性能等研究。首先进行了ZK60镁合金铸轧条带的异步轧制研究,结果表明:制备同样轧制压下量的镁合金板材,异步轧制工艺的载荷较同步轧制更小,其原因是异步轧制中剪切区内产生的反方向的摩擦力;对比于同步轧制板材组织,异步轧制板材中形成了强烈的单一方向剪切带并与轧向成25~30°夹角,且变形组织更为均匀;异步轧制板材在退火过程中的再结晶更充分;随着异速比的提高,异步轧制后的板材的延伸率有很大程度提高,而抗拉强度和屈服强度较同步轧制仅有少量降低。板材退火后可以获得优异的力学性能,其强度和延伸率分别可达270MPa和23%;板材塑性提高的原因是异步轧制所导致的织构弱化。接下来开展了AZ41M镁合金铸轧条带的异步轧制研究。异步轧制板材的特征是单一方向的剪切带且变形更加剧烈;退火后,细小晶粒组织分布于原先剪切带位置处,异步轧制的退火组织获得更多部分的细小晶粒;织构研究表明,异步轧制板材不仅织构的强度下降,而且基面织构沿着轧向分散;力学性能方面,异步轧制后板材的延伸率有很大程度提高,而抗拉强度和屈服强度较同步轧制仅有少量下降;最后,本研究开展了AZ41M镁合金铸锭及铸轧条带的异步轧制研究。相比于铸轧条带的轧制,铸锭的轧制过程中再结晶较易发生;铸轧条带经过轧制后板材的力学性能较铸锭轧制后的性能低,其原因为铸轧条带表明的裂纹在轧制过程中没有消失,而形成了内裂纹。铸轧工艺能显著降低镁合金板材的制造成本,同时异步轧制工艺能获得较高的塑性,其复合工艺是探索制备高强度和高塑性镁合金薄板的一种较好的方法。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 镁及镁合金的性能特点及应用前景  11
  1.2 镁合金的塑性成形特点  11-12
    1.2.1 镁合金塑性变形的滑移机制  11-12
    1.2.2 镁合金塑性变形的孪生机制  12
  1.3 镁合金板材制备技术研究现状  12-19
    1.3.1 镁合金的板材轧制  13-14
    1.3.2 镁合金的双辊铸轧  14-16
    1.3.3 镁合金的异步轧制  16-19
  1.4 本课题研究意义和内容  19-20
  1.5 课题来源  20-21
第二章试验方案  21-29
  2.1 技术路线  21
  2.2 材料的选择  21-22
  2.3 常规熔铸工艺  22
    2.3.1 ZK60 镁合金熔炼工艺  22
    2.3.2 AZ41M 镁合金熔炼工艺  22
  2.4 双辊铸轧工艺  22-23
  2.5 异步轧制和最终热处理工艺  23-25
    2.5.1 ZK60 镁合金铸轧条带的温轧工艺  24-25
    2.5.2 AZ41M 镁合金铸锭和铸轧条带的温轧工艺  25
  2.6 分析测试方法  25-27
    2.6.1 显微组织  25-26
    2.6.2 宏观织构  26
    2.6.3 微观织构  26-27
    2.6.4 拉伸性能  27
  2.7 主要仪器和设备  27-28
  2.8 本章小结  28-29
第三章 ZK60 镁合金铸轧条带的异步轧制研究  29-50
  3.1 异速比对轧制载荷的影响  29-30
  3.2 微观组织演变  30-36
    3.2.1 铸轧态的微观组织  30-32
    3.2.2 异速比对板材微观组织的影响与机理  32-36
  3.3 宏观织构演变  36-39
  3.4 异步轧制板材力学性能研究  39-41
  3.5 最终退火的影响  41-48
    3.5.1 退火时间对异步轧制板材微观组织的影响  41-44
    3.5.2 退火后的宏观织构分析  44
    3.5.3 退火板材的EBSD 分析  44-47
    3.5.4 退火时间对力学性能的影响  47-48
  3.6 本章小结  48-50
第四章 AZ41M 镁合金铸轧条带的异步轧制研究  50-69
  4.1 微观组织演变  50-56
    4.1.1 异步轧制前的微观组织  50-51
    4.1.2 异步轧制过程中的微观组织演变  51-55
    4.1.3 轧制板材最终退火后微观组织研究  55-56
  4.2 微观织构演变  56-58
  4.3 力学性能  58-59
  4.4 铸锭及铸轧条带的异步轧制比较  59-68
    4.4.1 微观组织演变  60-63
    4.4.2 轧制后最终退火的微观组织  63-65
    4.4.3 轧制板材退火后的织构  65-66
    4.4.4 轧制板材退火后力学性能  66-68
  4.5 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78

双辊铸轧镁合金条带的异步轧制微观组织和力学性能演变

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