mg-gd-y合金管材热挤压工艺优化及变形机理探究

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1、Mg-Gd-Y合金管材热挤压工艺优化及变形机理探究申请上海交通大学硕士学位论文专业：材料科学与工程导师：董杰副教授靳丽副教授硕士生：孙捷中国上海上海交通大学材料科学与工程学院二零一四年一月万方数据STUDYONTHEOPTIMIZATIONOFEXTRUSIONPROCESSESANDTHEDEFORMATIONMECHANISMOFMG-GD-YALLOYTUBEThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeSpecialt

2、y：MaterialsScienceandEngeeringSupervisors：Assoc.Prof.DongJieAssoc.Prof.JinLiCandidate：SunJieSchoolofMaterialsScienceandEngineeringShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,Jan.2014万方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文Mg-Gd-Y合金管材热挤压工艺优化及变形机理探究摘要镁合金是最轻的金属结构材料，镁合金挤压

3、件，尤其是中空件能够进一步减轻结构重量，因而具有很好的应用前景，但是目前典型的商业镁合金（如AZ31）管材具有强烈的各向异性，低温下难以进行二次形成。本研究拟选取具有织构弱化潜力的Mg-8%Gd-3%Y（wt%）(GW83)合金，研究管材挤压成型性以及管材力学性能。本论文采用分流模挤压合金管材，光学显微镜（OM），扫描电子显微镜（SEM），原位或非原位背散射电子衍射（EBSD）以及透射电镜（TEM）对变形前后合金管材微观组织进行表征，采用单向拉伸及压缩实验分析管材的变形行为。充分讨论挤压前初始组

4、织及挤压工艺对GW83合金管材的微观组织和力学性能的影响。对比分析强织构（AZ31）合金管材及弱织构（GW83）合金管材变形行为差异性；另外还分析了时效处理前后GW83管材的变形行为，讨论析出相对管材变形行为的影响。取得了如下结果：在370~420℃范围内能够实现给定日字型GW83管材的挤压成型，获得表面质量好，尺寸符合要求的合金管材。采用铸态材料为挤压坯料，挤压后空冷和采用挤压棒为挤压坯料，挤压后空冷或水冷得到的挤压管材，围观组织都很均匀，再结晶完全；挤压管材织构较为随机，与典型的挤压丝织构不

5、同，GW83挤压管材发晶粒c轴与挤压方向呈60°左右的偏转。GW83挤压管材具有优良的综合力学性能，屈服强度（150-195）MPa，抗拉强度（270-295）MPa，延伸率（18-27）%。时效强化对GW83挤压管材的强度有很大的提升作用，时效处理过后，屈服强度提高到（240-295）MPa，抗拉强度（395-405）MPa，延伸率保持在（6-12）%。选取AZ31管材与GW83管材进行对比研究，由于AZ31合金具有强的丝织构，AZ31合金在沿挤压方向进行压缩变形过程中有大量孪生产生，在应力应

6、变曲线上变现为一段平台区，随着孪生的长大并吞噬母晶粒，力学行为上应变硬化率增高；而织构较弱的GW83合金压缩过程中，产生的孪生的数量明显减少，当应变量达到0.15时，孪生的面积分数达到5%，从而应力应变曲线与拉伸变形的应力应变曲线相差不大。因此，GW83合金具有更好的拉压对称性。研究了挤压态和时效态GW83合金沿不同方向拉伸、压缩变形过程中的组织与织构演变过程发现，挤压态GW83合金在沿不同方向变形过程中，产生的孪生比较少，因而力学性能各向异性降低。但沿不同方向变形，当晶粒取向有利于基I万方数据

7、上海交通大学硕士学位论文面滑移时，材料强度低而晶粒取向不利于基面滑移时材料强度高，仍会造成力学性能各向异性。时效处理过后，大量的析出相βˊ对基面滑移有很强的阻碍作用，提高了非基面滑移开动的可能性，时效态合金表现出更高的强度及更低的变形各向异性。关键词：变形镁合金挤压工艺织构孪生力学性能II万方数据上海交通大学硕士学位论文STUDYONTHEOPTIMIZATIONOFEXTRUSIONPROCESSESANDTHEDEFORMATIONMECHANISMOFMG-GD-YALLOYTUBEABS

8、TRACTMagnesium,thelighteststructuralmetal,isincreasinglyusedforautomotiveapplicationduetoitslowdensity,espesciallyhollowsections,offerattractivemasssavingopportunities.However,thetypicalcommercialAZ31alloyhasseveremechanicalasymmetryanddifficultotbef