ME21鎂合金熱變形研究.pdf

1、Mg-Mn系鎂合金是常見(jiàn)的且應(yīng)用比較廣泛的一類(lèi)的鎂合金,它的耐腐蝕能力以及可焊接性較強(qiáng)。稀土元素Ce加入Mg-Mn合金中后,室溫及高溫力學(xué)性能大幅提高,其中典型牌號(hào)的合金有MB8和ME21,前者是可在高溫下服役的變形合金,后者被德國(guó)人用以在高溫下變形,通過(guò)提高擠壓速度和降低所需擠壓力,從而降低其制備的設(shè)備成本和制作成本。ME21鎂合金在國(guó)內(nèi)使用最多的是作為擠壓開(kāi)坯+軋制而生產(chǎn)獲得低成本板材合金材料,其作為普通擠壓制品的擠壓工藝對(duì)組織和性

2、能的研究,國(guó)內(nèi)尚未有報(bào)道。本文研究了ME21鎂合金熱變形前的均勻化工藝,開(kāi)發(fā)了利用熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究該鎂合金的熱變形行為的方法,對(duì)擠壓棒材和擠壓板坯的組織和力學(xué)性能受擠壓溫度的影響規(guī)律進(jìn)行了分析。論文獲得主要結(jié)果如下:
　　ME21鎂合金的均勻化退火試驗(yàn)采用溫度380℃,420℃,460℃,保溫時(shí)間為8,12,16和24小時(shí),結(jié)果表明:380℃12小時(shí)退火后已經(jīng)基本消除了枝晶組織,均勻化溫度對(duì)合金的晶粒尺寸有影響;380℃8小時(shí)和46

3、0℃24小時(shí)均勻化處理后合金可分別獲得最高和最低的硬度;不同均勻化處理后用380℃擠壓,擠壓試驗(yàn)力學(xué)性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),380℃8小時(shí)可獲得最高室溫拉伸強(qiáng)度,420℃12小時(shí)可獲得最佳的室溫塑性。
　　利用NWS500型微機(jī)控制熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),研究ME21鎂合金的熱變形行為。熱扭轉(zhuǎn)溫度范圍區(qū)間為300~450℃,等效應(yīng)變速率范圍區(qū)間為0.01s-1~0.0001s-1,高溫下的等效應(yīng)力-等效應(yīng)變的曲線(xiàn)呈現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。在扭轉(zhuǎn)溫度

4、450℃,等效應(yīng)變速率0.01s-1時(shí),合金的熱加工塑性最好,斷裂前的等效應(yīng)變可達(dá)到1.1以上,表明該合金適合高溫較高速度變形。利用 Zener-Hollomon參數(shù)法通過(guò)數(shù)學(xué)分析構(gòu)建了ME21合金基于熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的高溫塑性變形的本構(gòu)方程,討論了溫度補(bǔ)償應(yīng)變速率參數(shù) Z的大小與再結(jié)晶晶粒尺寸的關(guān)系,分析了扭轉(zhuǎn)試樣同一個(gè)橫截面上不同位置因變形程度差異而造成的組織差異。
　　ME21合金的工業(yè)化試驗(yàn)在500T臥式擠壓機(jī)上進(jìn)行,制品為φ1

5、6mm棒材和3*60mm板材,擠壓比分別為28和31.5,分別采用350℃、380℃、410℃、430℃和450℃,以及350℃、380℃、410℃和440℃溫度進(jìn)行擠壓。結(jié)果表明:棒材在較低溫度350℃時(shí)可獲得較高的強(qiáng)度,在較高擠壓溫度450℃時(shí)可獲得較高的延伸率;擠壓板材制品在三個(gè)方向上的力學(xué)性能差異較大,380℃擠壓板材三個(gè)方向的力學(xué)性較好,抗拉強(qiáng)度的變化范圍是252MPa到264MPa,屈服強(qiáng)度從219MPa到223MPa,延伸