《AZ31和GW123K合金板材的轧制工艺及组织性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AZ31和GW123K合金板材的轧制工艺及组织性能研究（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海交通大学硕士学位论文 I IAZ31 和 GW123K 合金板材的轧制工艺 及组织性能研究AZ31 和 GW123K 合金板材的轧制工艺 及组织性能研究 摘 要 摘 要 镁合金板带材在航空、航天、汽车和国防工业中有巨大的应用前景。但由于镁合金室温塑性变形能力差，轧制过程中板材易产生裂纹，生产效率不高，导致镁合金板带材价格昂贵，已成为镁合金板材广泛应用的一个瓶颈。本文研究了 AZ31 和 Mg-12Gd-3Y-0.4Zr(GW123K)合金板材的轧制工艺及组织性能的演变规律，旨在为镁合金板材的工业化应用提供借鉴。 挤压态 AZ31 合金的轧制成形试验表明， 合金在高于 300时具有良好的轧制
2、成形能力。组织性能研究结果表明，晶粒随轧制温度的升高而增大。相同的变形温度下，组织随道次压下量的增大而细小，但道次压下量的大小对板材的力学性能无显著影响。400下以 30%40%的道次压下量进行轧制可用于进行小批量 AZ31 板材的生产。 为了解决板材在轧制过程中的边裂问题，本文设计了内加热式轧辊，对铸态 AZ31 板材进行了等温轧制，发现提高轧辊温度有利于改善板材的表面质量及连续轧制性能。 挤压态 GW123K 合金板材的轧制试验表明，此合金在 450下变上海交通大学硕士学位论文 II II形能力良好， 可实现最大 70%的道次压下量。 总变形量相同的情况下，道次压下量越大，轧制板材的晶粒越
3、细小，织构分布的散漫度越大，综合力学性能越优。450、50%压下量轧制的板材组织及力学性能最优，屈服强度 323MPa、抗拉强度 396MPa，延伸率 10.4%。轧制态合金中存在两种第二相：方块相和石头状相。 轧制后 T5 态的组织性能研究表明， 峰时效时合金中的析出相为亚稳相，该相使合金的强度显著提高，最佳室温力学性能为屈服强度396MPa，抗拉强度 486MPa，延伸率 2.9%。细晶强化、第二相强化和加工硬化是变形态 GW123K 合金的主要强化机制。 关键词：镁合金板材，轧制，微观组织，力学性能，强化机制上海交通大学硕士学位论文 III IIIStudy on the Rolling
4、 Process, Microstructures and Mechanical Properties of AZ31 and GW123K Alloy Sheets ABSTRACT Light magnesium alloy sheets are widely required in aerospace, automotive, and military industries. Due to their poor plastic deformability at room temperature, magnesium alloy sheets tend to crack during ro
5、lling process, resulting in a lower productivity, higher price of magnesium sheets, and greatly restricted the use of magnesium alloys. So in this paper, rolling process, microstructural evolution and mechanical properties of AZ31 and Mg-12Gd-3Y-0.4Zr (GW123K) alloys were investigated, in order to g
6、ive an example for the coming industrialization of the magnesium alloy sheets in future. The experimental results showed that AZ31 alloy has good millability under the condition of deformation temperature larger than 300. The grain size is increased with the rise of rolling temperature， while decrea
7、sed with the increase of rolling reduction. The rolling reduction hasnt 上海交通大学硕士学位论文 IV IVremarkable effect on mechanical properties of AZ31 Mg alloy sheets. The rolling temperature of 400 and the reduction in thickness per pass of 3040% can be applied for small-lot production of magnesium alloy she
8、ets. Electric heated rollers were designed to solve the problem of edge cracking in rolling process. Isothermal rolling were performed on as-cast AZ31 alloy, the results show that heated roller can improve continues millability and the surface quality of the rolled sheets. The rolling experiment of
9、extruded GW123K alloy shows that this alloy has good deformability at 450, and the maximum reduction can reached 70% per pass by using heated rollers. As the growth of reduction, the grain size becomes finer, the texture becomes more randomized, and the mechanical property becomes better. Rolled und
10、er 450 with the reduction of 50% per pass can achieved the best properties, the ultimate tensile is 396MPa, yield strength is 323MP, and elongation is 10.4%. Stone-shaped compound and cuboid-shaped compound exist in the rolled alloys as second phases. Participates of GW123K alloy at peak-aged condit
11、ion is , which acts as the key contributor to the high strength. The highest strength of GW123K at T5 condition shows ultimate tensile strength=486MPa, yield 上海交通大学硕士学位论文 V Vstrength=396MPa, corresponding elongation=2.9%. Key words: Magnesium alloy sheets, Hot rolling, Microstructure, Mechanical pro
12、perty, Strengthen mechanism 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描先进复制手段保存和汇编本学位论文 保密保密，在_年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密。 （请在以上方框内打“ ”） 学位论文作者签名：王荣 指导教师签名：董杰 日期：2009 年 2 月 2 日 日期：2009 年 2 月 2 日 上海交通大学 学位论
13、文原创性声明 本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本人的研究所做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：王荣 日期：2009 年 2 月 2 日上海交通大学硕士学位论文 1第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 变形镁合金的特点及其应用变形镁合金的特点及其应用 1.1.1 引言引言 作为新型的轻质结构金属材料，镁合金的密度约为 1.74g/cm3，是钢的 1/4，铝的 2/3，在工程应用中可大大减轻结构
14、件的重量。同时，镁合金还具有较高的比强度和比刚度，优良的电磁屏蔽性、减震性及机加工性能，且可回收利用，被誉为“21 世纪绿色工程材料”1-3，具有广泛的应用前景。 根据加工方式的不同，镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金。由于镁为密排六方结构，基体的独立滑移系少，在室温下塑性变形能力差，因而镁合金在压铸成形领域优先得到重视和发展。铸造是镁合金的主要成形方法，包括砂型铸造、金属形铸造、重力铸造、熔模铸造、消失模铸造、永久模铸造和压铸在内的多种铸造方法均可用于镁合金成形，其中压铸是最成熟、应用最广的方法。目前，用于汽车零部件的镁合金大都以普通压铸法生产4。 图 1-1 变形镁合金与砂铸、压铸镁合金
15、性能 Fig. 1-1 Tensile properties of magnesium alloys produced from different methods 与铸造成形相比，塑性成形可显著改善材料的组织和力学性能，且能降低成本。通过挤压、锻造、轧制等变形工艺可以生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻造产品，并且可以通过调整变形工艺和热处理工艺来控制材料的组织和性能，获得比镁合金铸件更多样化的力学性能(图(1-1)， 从而满足不同场合结构件的使用上海交通大学硕士学位论文 2要求。近年来变形镁合金成形工艺的研究取得了快速发展，且已在汽车、电子等领域有所应用。但与常用的钢铁和铝合金相比，目前对镁
16、合金成形工艺的研究尚处于实验阶段。为了进一步推动镁合金在航空航天、汽车及电子等领域的广泛应用，必须加大镁合金成形工艺技术方面的研究。因此，研究和开发新型变形镁合金，开发变形镁合金的新工艺、新技术，生产高质量的变形镁合金产品，是发展镁合金材料的一项长远计划。 镁资源在全球范围内十分丰富，可以从菱镁矿、白云石矿和海水中提取，我国是镁资源大国，储量占全球总储量的22.5%。2005年我国原镁产量为47万吨，出口量为35.3万吨，是世界上第一大原镁生产国和出口国，但我国目前镁合金加工的技术水平还不高，变形镁合金材料的研制与开发仍处于起步阶段，出口的镁中80%以上为初级原料。因此，尽快提升我国镁合金及其成形技术与装备的质量水平，开发性能优良、规格多样的变形镁合金材料，充分利用我国丰富的镁资源基础，将资源优势转化为技术、经济优势，促进国民经济发展，具有重要战略意义。 1.1.2 镁合金的性能特点镁合金的性能特点 由于其独特的性能，镁合金的开发和应用受到越来越广泛的关注。镁合金具有如下特点：密度小，重量
