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挤压和退火工艺对AZ31镁合金组织及性能影响的研究论文[带图纸].doc

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挤压和退火工艺对AZ31镁合金组织及性能影响的研究论文[带图纸].doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)1哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)题目挤压和退火工艺对AZ31镁合金组织,及性能影响的研究专业材料成型及控制工程学号1069360118学生刘树成指导教师晁红颍答辩日期2009年12月28日哈工大华德学院哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)2目录摘要.......................................................................................................错误未定义书签。Abstract..................................................................................................................................4第1章绪论......................................................................................................................51.1引言..........................................................................................................................51.2国内外研究现状及分析......................................................................................51.2.1变形镁合金的晶粒细化..............................................................................51.2.2细晶镁合金的塑性变形机制研究...............................................................61.3镁合金的室温冷塑性变形研究进展....................................................................71.3.1镁合金的塑性成形.......................................................................................81.3.2镁合金的室温挤压工艺..............................................................................81.4镁合金的再结晶退火研究....................................................................................81.4.1退火时间对变形镁合金组织的影响..........................................................81.4.2退火时间对变形镁合金力学性能的影响..................................................81.5课题研究的目的及意义........................................................................................9第2章实验材料及实验方法........................................................................................102.1实验材料...............................................................................................................102.2实验及检测设备...................................................................................................102.2.1挤压实验设备............................................................................................102.2.2金相组织分析方法....................................................................................112.2.3拉伸试验分析方法....................................................................................11第3章挤压和退火工艺对AZ31镁合金组织的影响..................................................123.1引言.......................................................................................................................123.2挤压工艺对AZ31镁合金显微组织的影响......................................................123.3退火工艺对挤压AZ31镁合金显微组织的影响..............................................143.3.1退火温度对AZ31镁合金棒材组织的影响............................................143.3.2退火时间对AZ31镁合金棒材组织的影响............................................163.3.3退火工艺对四种温挤压速度棒材组织影响............................................193.4退火工艺对AZ31挤压镁合金力学性能的影响..............................................21第4章结论.......................................................................................................................26参考文献.............................................................................................................................27致谢.....................................................................................................................................30哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)3摘要由于AZ31镁合金是密排六方晶体结构,滑移系少,室温下塑性较差,目前人们主要通过细化晶粒来提高其强度和塑性。开发新的高性能镁合金系列是目前研究的主要趋势,但对现有镁合金系统进行适当的工艺处理也可能成为改善材料性能的廉价而有效的方式。由于低温挤压过程中容易导致裂纹的产生,加之镁合金塑性较差,因此有关镁合金在低温情况下的研究很少,为此,本文分别在不同的挤压速度下对AZ31镁合金棒材进行实验研究,分析挤压速度对AZ31镁合金的晶粒细化方面的影响和原因。初步探索获得细晶镁合金的工艺途径。热处理是结构金属材料获得产品性能的主要方法。本文对不同速度下挤压变形得到的棒材进行退火处理。分别通过低、中温退火工艺,采用光学显微镜(OM)研究了不同挤压速度下的棒材退火前后的显微组织,对不同挤压速度下的棒材进行室温拉伸性能分析。逐步优化工艺,最终得到了择优的退火工艺路线,实现了镁合金的晶粒细化,改善了棒材的综合性能。最高延伸率可达33,最高的强度为430MPa.关键词镁合金,挤压,再结晶退火,显微组织,力学性能哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)4AbstractBecauseofthehexagonalclosedpackedHCPcrystalstructureandlackofenoughslipsystems,AZ31magnesiumalloypossessespoorformabilityatroomtemperature.Grainrefinementisknowntobeaneffectivemethodtoimprovethepoormechanicalpropertiesinrecentyears.Now,theimportantfieldsaboutmagnesiumalloyaretoexploresomenewmagnesiumwithhighproperties.Butappropriateprocessingtreatmentwithmagnesiumisprobablytobeaneffectiveandlowcostmethodofimprovingtheirproperties.Duetolowtemperatureandlowspeedextrusionprocesseasilyleadingtotheemergenceofcrackandpoorpropertiesofmagnesium,thusresearchonmagnesiumatlowtemperatureandlowextrusionvelocityisveryfew.Inthispaper,researchesonmagnesiumextrusionatdifferentextrusionvelocitywerecarriedout.EffectsofextrusionvelocityongrainrefinementofAZ31magnesiumalloywereanalyzedinthispaper.Furthermore,heattreatmentwascarriedoutonAZ31alloyspecimensextrudedatvariousspeed.BymeansofopticalmicroscopyOM,microstructuresevolutionofasextrudedandannealedAZ31alloyswerestudied.TensilepropertiesofasannealedAZ31magnesiumalloysatdifferentextrusionvelocitywereanalyzedatroomtemperature.ThetensilestrengthofasannealedAZ31alloyscanreach430MPaandelongationtofailurereach33.KeywordsAZ31magnesiumalloys,extrusion,annealing,microstructure,mechanicalproperties.哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)5第1章绪论1.1引言镁是最轻的结构金属材料,密度为1.738g/cm3,为钢的1/4,铝的2/3,与钢和铝合金相比,镁合金具有更高的比刚度和比强度,良好的散热性能、减震性能和电磁屏蔽性能,因而在航空航天,汽车以及3C产品领域有着广阔的应用前景,被认为是21世纪最具开发和应用前途的金属材料。AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金,因此本文针对AZ31变形镁合金进行了室温挤压变形研究。冷挤压变形是目前在镁合金领域研究得较少的变形方式。此项研究对扩大镁合金的实际应用领域,具有深远的现实意义。1.2国内外研究现状及分析本课题主要围绕AZ31变形镁合金的室温冷挤压变形展开研究,旨在揭示冷塑性变形和中高温退火中的显微组织变化、塑性变形机理及其力学性能的变化等,因此下面主要从镁合金在高温热变形中存在的优缺点和冷塑性变形存在的困难等,以及低温塑性变形机理,如滑移、孪生等和组织细化的研究现状及其进展等方面进行分析总结,并阐明本课题研究的必要性和迫切性。1.2.1变形镁合金的晶粒细化目前变形镁合金的晶粒细化多是采用大塑性变形方法,ECAE/ECAR是研究得较早也比较成熟的工艺之一。根据ECAE模角φ、ψ和外侧圆弧半径R的不同,每道次的应变量也从0.45到1.15不等,由于变形量稍大,因此用该方法成形的镁合金都需要在200℃以上,但是随着变形温度的提高晶粒细化的效果逐渐减弱。图1110ACBECAE挤压得到的显微组织d0.37μm及其力学性能变形镁合金晶粒细化工艺的一个共同特征是,通过多道次变形(挤压,扭转,

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