纯镁连续热拉拔组织性能研究论文[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）————————————————————————————————————————I摘要镁合金以其比强度高、密度低、减震性能好及工艺性能优越等一系列的特点，近些年来正成为金属材料研究领域的一个热点。由于镁及其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。变形和热处理是结构金属材料获得产品性能的主要方法。本文把拉拔变形和退火处理这两种改善材料性能的有效方式结合起来，对纯镁丝材进行了较系统的退火工艺探索。通过多道次拉拔变形和中间退火工艺，以显微结构为衡量手段，逐步优化工艺，最终得到了择优的拉拔退火工艺路线，实现了纯镁的晶粒细化，以便于改善镁合金丝材的综合性能。这对于镁合金的实际生产具有重要的指导意义。由于在拉拔过程中拉应力容易导致裂纹的产生，加之纯镁塑性较差，因此有关纯镁丝材拉拔变形的研究很少，与此相关的基础研究就更少，为此，本文在纯镁热拉拔变形和再结晶方面作了一些探索性的工作，以期得到细晶纯镁，从而改善镁合金的综合性能。由于在拉拔过程中晶粒逐渐细化，因而有机会研究了原始晶粒尺寸对最大累积变形程度的影响，结果表明，随着原始晶粒的细化，最大累积变形程度逐渐提高，最高达到65.1%，这一结果对于促进实现镁合金大变形具有重要的实际意义。本文还研究了冷变形程度和原始晶粒尺寸对再结晶晶粒大小的影响，以及原始晶粒尺寸对再结晶温度的影响，得到了很多对AZ31镁合金丝材的产业化具有实际意义的数据。关键词:镁合金热拉拔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）————————————————————————————————————————IIAbstractMagnesiumalloyshaveattractivemanyinvestigatorsattentionbecauseoftheirgoodpropertiessuchashighstrengthdensityratio,lowdensityandexcellentcapacityofdamping.However,becauseofitshexagonalclosepackstructure,magnesiumhaspoorworkabilityatroomtemperature,nowit’sformingabilitytendtobeprogressedthroughfine-grainedmicrostructure.Althoughitwasatrendtodevelopnewmagnesiumalloysofhighproperties,mechanicalpropertiesofexistedmagnesiumalloycouldbeimprovedbyappropriateprocessing.Colddrawingandrecrystallizationweretheeffectivewaystoimprovemechanicalproperties.Throughoptimalannealingprocessing,fine-grainedpureMgwirewithhighmechanicalpropertiescanbeobtained.ThediscussingresultissignificantfortheproductionofAZ31magnesiumwire.Becausecrackcanariseduringdrawing,fewbasicresearchesaboutmagnesiumalloycouldbefound.Thereforesomeworkondrawingandrecrystallizationwasdone,sothatfine-grainedwirecouldbeachieved.Researchesshowedthat,withdecreasingofgrainsize,themaximalcumulativedeformationincreased,cumulativedeformationof65.1%couldbeachieved,therelationshipsbetweenoriginalgrainsizeandcolddeformation,thesizeofrecrystallizedgrainandtherecrystallizationtemperaturewereinvestigated.Keywords:Magnesiumalloy；Hotrolling；Mechanicalproperties哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）————————————————————————————————————————III目录摘要....................................................IAbstract................................................II第1章绪论............................................11.1引言............................................11.2镁合金概述......................................21.2.1镁及镁合金性质.............................21.2.2Mg-Al系合金...............................31.2.3Mg-Zn系合金...............................51.2.4Mg-Bi-Ca合金..............................61.3镁合金的强化途径................................71.3.1固溶强化...................................81.3.2析出强化（沉淀强化）.......................81.3.3弥散强化...................................91.3.4细晶强化..................................101.3.5形变强化..................................101.3.6复合强化..................................111.4镁合金变形特点.................................111.5镁合金的塑形加工概况...........................131.6AZ31镁合金的研究情况..........................141.6.1国内研究概况..............................141.6.1.1轧制工艺的研究.......................141.6.1.2挤压工艺的特点及研究现状.............151.6.2国外研究情况..............................171.7选题意义.......................................201.8研究的主要内容.................................21第2章实验方法.......................................222.1引言...........................................222.2实验材料.......................................222.3实验方案.......................................232.3.1热拉压装置方案.............................232.3.2热拉拔实验方案............................24哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）————————————————————————————————————————IV2.3.2.1粗线坯温度...........................242.3.2.2道次变形程度的确定...................242.3.2.3润滑剂...............................252.3.3退火方案..................................26第3章纯镁连续热拉拔组织性能研究.....................273.1引言...........................................273.2纯镁连续热拉拔丝材组织（OP分析）的演变........273.2.1挤压比对镁塑变组织的影响...................273.2.2再结晶晶粒细化的规律......................303.3纯镁连续热拉拔丝材力学性能的变化规律...........323.3.1纯镁丝材流动过程的描述....................323.3.2塑性变形激活能............................333.3.3纯镁的应力应变曲线及特征..................353.3.4屈服强度、抗拉强度和丝材直径的关系........353.3.5镁合金塑性变形机理.........................373.4分析连续热拉时出现的断丝问题...................393.4.1引言......................................393.4.2检查......................................393.4.2.1断口检查.............................393.4.2.2化学成分分析.........................393.4.2.3扫描电镜断口分析.....................393.4.3结果分析..................................40结论...................................................41致谢...................................................42参考文献...............................................43哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）————————————————————————————————————————1第一章绪论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具有很高的比刚度和比强度，良好的散热性能、减振性能和电磁屏蔽性能，因而在航空航天、汽车以及3C产品领域有广阔的应用前景，被认为是21世纪重要的商用轻质结构材料。在航空航天领域，采用密度更小的镁合金能显著降低飞行器的重量，增大飞行器的推重比，进而显著提高飞行器的机动性能。在汽车制造领域，大量轻质镁合金的应用将有效减轻汽车的整体重量，降低汽车的燃油消耗和使用成本，减轻了对环境的污染。尽管镁合金具有很多独特的优点，但由于镁的密排六方(HCP）晶体结构，使得镁合金在室温下的塑性变形能力较差，大大限制了镁合金在结构领域的应用。因此目前大多数镁合金零部件均通过压铸成形工艺制造。虽然镁合金的压铸成型技术已经相当成熟并得到了广泛的应用，但由于镁合金压铸件的材质不够致密，其综合强度和使用性能难以满足某些承力构件的较高要求，在一定程度上限制了镁合金的应用。与铸造镁合金相比，通过锻压、轧制和挤压等工艺生产出的变形镁合金的组织更细，具有更高的强度，更好的延展性，更多样化的力学性能，可以满足更多结构材料的需求。当前镁合金主要研究方向为耐热、耐蚀、阻燃、高强、变形镁合金以及镁合金成形技术的开发。随着镁合金生产和应用技术的不断完善，材料的性价比不断提高，镁合金应用范围将进一步扩大。因此，制定变形镁合金生产的新工艺是国际镁协会（IMA）提出的开发镁合金产品的一项长远目标，对镁合金产品获得更广泛的应用具有重要的意义。