累积叠轧工艺对AZ31镁合金组织和力学性能的影响

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1、：分类号：密级ＵＤＣ：学号：４１５９１４１１５０２８南昌大学专业学位硕士研究生学位论文累积叠轧工艺对ＡＺ３１镁合金组织和力学性能的影响ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅＲｏｌｌＢｏｎｄｉｎｇｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＡＺ３１ＭｇＡｌｌｏｐｙ裴小兵培养单位（院：机电工程学院、系）指导教师姓名：饶锡新教授、职称申请学位的学科门类：工学．学科专业名称：机械工程１８论文答辩日期：２０年月日、〕＾＾答辩委员会主席：７１评阅人：２０１８年月日摘要

2、摘要镁合金作为最轻的金属结构材料，具有良好的比强度和比刚度、耐腐蚀性、阻尼减振性和机械加工性等优良性能而被受科研工作者关注，是目前代替钢、铝在工业中的应用最好的潜在材料，是解决目前传统金属资源匮乏、减少能源消耗的良好途径。但是由于镁合金的密排六方结构，在室温下塑性变形和塑性加工能力差，大大限制了镁合金的应用。而晶粒细化是一种能够提高材料强度的同时，还能使材料获得超塑性的方法。本文通过细化镁合金晶粒，来提高镁合金强度和塑性。本文采用累积叠轧技术(AccumulativeRollBonding,ARB)制备AZ31镁合金板，通过金相观察(OM)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(S

3、EM)进行了微观组织观察，通过室温拉伸试验、硬度测试表征其强度、延伸率和硬度，通过单搭接拉伸实验评估界面结合强度。分析了不同轧制温度、压下量、循环道次对AZ31镁合金累积叠轧组织形貌、力学性能的影响，探讨了不同工艺参数下累积叠轧组织演变规律，探究了镁合金累积叠轧工艺边裂形成机理、界面结合机理。其中，由于AZ31镁合金累积叠轧温度是在再结晶以上进行，不同于冷轧焊合理论，本文对界面结合探究并获得了AZ31镁合金累积叠轧界面结合机理，是本文的亮点。本文主要获得以下结论：1.AZ31镁合金经累积叠轧后发生动态再结晶，在剪切应力方向形成剪切带；轧制温度、压下量、道次都影响剪切带宽度；裂纹萌生

4、于剪切带并沿着剪切带方向延伸；累积叠轧后的界面组织均匀性低于表面。动态再结晶细小晶粒尺寸约为1~2µm。细小动态再结晶晶粒形成的剪切带，与轧制方向所成角度与材料和轧辊间的摩擦力以及轧制正向压力有关。轧制温度由350℃至450℃，镁合金组织先是产生细小动态再结晶晶粒分布在晶界处，随后再结晶晶粒相互连接形成线条状剪切带，最后剪切带逐渐宽化，产生由表及里逐渐变窄的剪切带。当压下量由32%增大至46%时，剪切带由11.3µm宽化为51.6µm。压下量增大剪切带发生整体规则性宽化，由线条状变为板条状，并延伸至内部更深处。二道次后，剪切带与轧制方向所成角度由一道次的30o减小至10o，道次越多

5、，角度越小。裂纹的产生是因为累积叠轧过程引入大量的应变能，应变能不能完全被吸收，则I摘要以裂纹的形式释放。裂纹萌生于剪切带，微裂纹相互连接形成大裂纹，并沿着剪切带方向扩展。2.AZ31镁合金经累积叠轧后由于加工硬化的作用，合金屈服强度、抗拉强度、硬度都有小幅提升，但塑性下降明显，塑性的下降与内部裂纹有关。升高轧制温度、增大压下量、增加轧制道次都能提高合金强度和塑性。硬度随着轧制温度的提升而减小，随着压下量和道次的增加而增大。轧制温度由400℃提升至450℃，合金屈服强度和抗拉强度分别提升了3.7%和9.8%，延伸率提升了9.1%；压下量由32%增大到46%，合金屈服强度和抗拉强度分

6、别提升了8.2%和11.1%，延伸率提升了14.5%；由一道次增加到二道次，合金屈服强度和抗拉强度分别提升了5.2%和3.1%。延伸率提升了25.5%。增大压下量、增加轧制道次都能提高AZ31镁合金硬度，但是提高轧制温度，会使再结晶晶粒长大，降低合金硬度，但仍强于原始轧制态镁合金。累积叠轧AZ31镁合金塑性相较于原始样塑性下降严重，与合金内部产生微裂纹有关，拉伸变形时微裂纹扩展严重影响其韧性。累积叠轧后的AZ31镁合金硬度呈现出独特的分布，由于外板分布着剪切带，导致了外板硬度分布的不均匀性，且由于剪切带的软化作用，外板硬度低于内板。3.累积叠轧AZ31镁合金界面结合是界面两侧发生动

7、态再结晶，不断吞食取代原始晶粒直至界面湮没的过程；轧制温度、压下量、循环道次的提升都能改善累积叠轧AZ31镁合金界面结合质量。结果表明，450℃叠轧样品比400℃叠轧样品界面结合强度提高了15.8%；相比于32%压下量，压下量为46%时界面结合强度提高了38.3%；二道次界面结合强度比一道次的界面结合强度提升了244.5%。关键词：镁合金；累积叠轧；显微组织；力学性能；边裂IIABSTRACTABSTRACTAsthelightestmetalstructuremat