純鎂連續(xù)熱拉拔組織性能研究論文[帶圖紙].doc

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）————————————————————————————————————————I摘要鎂合金以其比強度高、密度低、減震性能好及工藝性能優(yōu)越等一系列的特點，近些年來正成為金屬材料研究領(lǐng)域的一個熱點。由于鎂及其合金是密排六方晶體結(jié)構(gòu)，滑移系少，室溫下塑性較差，目前人們主要通過細(xì)化晶粒來提高其強度和塑性。開發(fā)新的高性能鎂合金系列是目前研究的主要趨勢，但對現(xiàn)有鎂合金系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)墓に囂幚硪部赡艹蔀楦纳撇牧闲阅艿牧畠r而有效的方式。變形和熱處理是結(jié)構(gòu)金屬材料獲得產(chǎn)品性能的主要方法。本文把拉拔變形和退火處理這兩種改善材料性能的有效方式結(jié)合起來，對純鎂絲材進行了較系統(tǒng)的退火工藝探索。通過多道次拉拔變形和中間退火工藝，以顯微結(jié)構(gòu)為衡量手段，逐步優(yōu)化工藝，最終得到了擇優(yōu)的拉拔退火工藝路線，實現(xiàn)了純鎂的晶粒細(xì)化，以便于改善鎂合金絲材的綜合性能。這對于鎂合金的實際生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。由于在拉拔過程中拉應(yīng)力容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，加之純鎂塑性較差，因此有關(guān)純鎂絲材拉拔變形的研究很少，與此相關(guān)的基礎(chǔ)研究就更少，為此，本文在純鎂熱拉拔變形和再結(jié)晶方面作了一些探索性的工作，以期得到細(xì)晶純鎂，從而改善鎂合金的綜合性能。由于在拉拔過程中晶粒逐漸細(xì)化，因而有機會研究了原始晶粒尺寸對最大累積變形程度的影響，結(jié)果表明，隨著原始晶粒的細(xì)化，最大累積變形程度逐漸提高，最高達到65.1%，這一結(jié)果對于促進實現(xiàn)鎂合金大變形具有重要的實際意義。本文還研究了冷變形程度和原始晶粒尺寸對再結(jié)晶晶粒大小的影響，以及原始晶粒尺寸對再結(jié)晶溫度的影響，得到了很多對AZ31鎂合金絲材的產(chǎn)業(yè)化具有實際意義的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞:鎂合金熱拉拔組織力學(xué)性能哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）————————————————————————————————————————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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）————————————————————————————————————————III目錄摘要....................................................IAbstract................................................II第1章緒論............................................11.1引言............................................11.2鎂合金概述......................................21.2.1鎂及鎂合金性質(zhì).............................21.2.2Mg-Al系合金...............................31.2.3Mg-Zn系合金...............................51.2.4Mg-Bi-Ca合金..............................61.3鎂合金的強化途徑................................71.3.1固溶強化...................................81.3.2析出強化（沉淀強化）.......................81.3.3彌散強化...................................91.3.4細(xì)晶強化..................................101.3.5形變強化..................................101.3.6復(fù)合強化..................................111.4鎂合金變形特點.................................111.5鎂合金的塑形加工概況...........................131.6AZ31鎂合金的研究情況..........................141.6.1國內(nèi)研究概況..............................141.6.1.1軋制工藝的研究.......................141.6.1.2擠壓工藝的特點及研究現(xiàn)狀.............151.6.2國外研究情況..............................171.7選題意義.......................................201.8研究的主要內(nèi)容.................................21第2章實驗方法.......................................222.1引言...........................................222.2實驗材料.......................................222.3實驗方案.......................................232.3.1熱拉壓裝置方案.............................232.3.2熱拉拔實驗方案............................24哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）————————————————————————————————————————IV2.3.2.1粗線坯溫度...........................242.3.2.2道次變形程度的確定...................242.3.2.3潤滑劑...............................252.3.3退火方案..................................26第3章純鎂連續(xù)熱拉拔組織性能研究.....................273.1引言...........................................273.2純鎂連續(xù)熱拉拔絲材組織（OP分析）的演變........273.2.1擠壓比對鎂塑變組織的影響...................273.2.2再結(jié)晶晶粒細(xì)化的規(guī)律......................303.3純鎂連續(xù)熱拉拔絲材力學(xué)性能的變化規(guī)律...........323.3.1純鎂絲材流動過程的描述....................323.3.2塑性變形激活能............................333.3.3純鎂的應(yīng)力應(yīng)變曲線及特征..................353.3.4屈服強度、抗拉強度和絲材直徑的關(guān)系........353.3.5鎂合金塑性變形機理.........................373.4分析連續(xù)熱拉時出現(xiàn)的斷絲問題...................393.4.1引言......................................393.4.2檢查......................................393.4.2.1斷口檢查.............................393.4.2.2化學(xué)成分分析.........................393.4.2.3掃描電鏡斷口分析.....................393.4.3結(jié)果分析..................................40結(jié)論...................................................41致謝...................................................42參考文獻...............................................43哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）————————————————————————————————————————1第一章緒論1.1引言鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，密度為1.738g/cm3，為鋼的1/4，鋁的2/3。與鋼和鋁合金相比鎂具有很高的比剛度和比強度，良好的散熱性能、減振性能和電磁屏蔽性能，因而在航空航天、汽車以及3C產(chǎn)品領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是21世紀(jì)重要的商用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。在航空航天領(lǐng)域，采用密度更小的鎂合金能顯著降低飛行器的重量，增大飛行器的推重比，進而顯著提高飛行器的機動性能。在汽車制造領(lǐng)域，大量輕質(zhì)鎂合金的應(yīng)用將有效減輕汽車的整體重量，降低汽車的燃油消耗和使用成本，減輕了對環(huán)境的污染。盡管鎂合金具有很多獨特的優(yōu)點，但由于鎂的密排六方(HCP）晶體結(jié)構(gòu)，使得鎂合金在室溫下的塑性變形能力較差，大大限制了鎂合金在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此目前大多數(shù)鎂合金零部件均通過壓鑄成形工藝制造。雖然鎂合金的壓鑄成型技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟并得到了廣泛的應(yīng)用，但由于鎂合金壓鑄件的材質(zhì)不夠致密，其綜合強度和使用性能難以滿足某些承力構(gòu)件的較高要求，在一定程度上限制了鎂合金的應(yīng)用。與鑄造鎂合金相比，通過鍛壓、軋制和擠壓等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金的組織更細(xì)，具有更高的強度，更好的延展性，更多樣化的力學(xué)性能，可以滿足更多結(jié)構(gòu)材料的需求。當(dāng)前鎂合金主要研究方向為耐熱、耐蝕、阻燃、高強、變形鎂合金以及鎂合金成形技術(shù)的開發(fā)。隨著鎂合金生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的不斷完善，材料的性價比不斷提高，鎂合金應(yīng)用范圍將進一步擴大。因此，制定變形鎂合金生產(chǎn)的新工藝是國際鎂協(xié)會（IMA）提出的開發(fā)鎂合金產(chǎn)品的一項長遠(yuǎn)目標(biāo)，對鎂合金產(chǎn)品獲得更廣泛的應(yīng)用具有重要的意義。