ME20M鎂合金熱擠壓工藝及組織性能研究.pdf

1、本研究采用了傳統(tǒng)的正向擠壓工藝制備ME20M鎂合金棒材與XC6218-1板材進(jìn)行對比試驗(yàn)，探索ME20M合金成型工藝參數(shù)，以期實(shí)現(xiàn)XC6218-1板材力學(xué)性能的改善和穩(wěn)定生產(chǎn)。采用熱壓縮試驗(yàn)，分析ME20M鎂合金在高溫壓力變形中應(yīng)變規(guī)律，并結(jié)合金相顯微(OM)以及室溫靜態(tài)拉伸測試，探討了ME20M鎂合金室溫強(qiáng)韌性與晶粒大小、擠壓工藝(擠壓溫度、擠壓速度)之間的關(guān)系，尋求改善合金強(qiáng)韌性的有效途徑；采用OM、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背

2、散射技術(shù)(EBSD)以及熱壓縮實(shí)驗(yàn)分析了擠壓變形過程中鎂合金的組織演變規(guī)律，探討了擠壓變形過程中ME20M鎂合金的動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制，以及織構(gòu)、未再結(jié)晶區(qū)對鎂合金力學(xué)性能的影響。并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化確定相關(guān)工藝參數(shù)，指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。
　　研究表明，ME20M鎂合金變形激活能為149.9kJ/mol，在單向熱壓縮中易于產(chǎn)生不均勻變形，適宜應(yīng)變速度為1s-1以下，變形溫度為653K以上，流變應(yīng)力符合冪指數(shù)本構(gòu)方程。在實(shí)際擠壓中需要較高的擠壓溫

3、度(棒材613K、XC6218-1板材653K)，便于平衡加工硬化影響，充分實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶與晶粒長大，減少纖維組織，促進(jìn)組織均勻化。
　　擠壓變形中，變形熱是促進(jìn)組織再結(jié)晶和晶粒長大的主要因素。晶粒尺寸d與Zener-Hollomon函數(shù)Z的關(guān)系為：d=1.28×105Z-0.33((ε)=0.592s-1)；d=1.46×107Z-0.57((ε)=1.166s-1)，Z指數(shù)很大(AZ61僅為0.023)且隨著應(yīng)變速率升高而增大。因

4、此ME20M的晶粒尺寸受溫度與變形速度的影響很大，尤其變形速度的影響。提高變形速度將短時間產(chǎn)生較多的變形熱，促進(jìn)了再結(jié)晶與晶粒長大。
　　ME20M在擠壓中存在兩種再結(jié)晶機(jī)制：粒子形核機(jī)制與亞晶形核機(jī)制。細(xì)晶區(qū)多是第二相粒子促進(jìn)再結(jié)晶形核而形成，晶粒取向隨機(jī)，{0002}絲織構(gòu)強(qiáng)度較弱；粗晶區(qū)多是位錯纏結(jié)、孿晶機(jī)制再結(jié)晶形成，其取向受變形狀況影響較大，織構(gòu)強(qiáng)度較高。變形熱的增加，有利于細(xì)晶的長大，減弱了組織的織構(gòu)強(qiáng)度。
　　

5、擠壓薄板主要有{0002}<11(2)0>和{11(2)1}<11(2)3>兩種織構(gòu)組分:板面內(nèi)力學(xué)各向異性明顯，當(dāng)板材擠壓速度較慢(2.5mm/s)、溫度較高(693K)時，{11(2)1}<11(2)3>織構(gòu)明顯加強(qiáng)，而基面織構(gòu){0002}<11(2)0>將減弱，有效地減小板材的各向異性。
　　ME20M“擠壓效應(yīng)”顯著，ED方向纖維組織截面為點(diǎn)狀，再結(jié)晶的程度提高將有效減小纖維組織對力學(xué)性能的不良影響；TD方向纖維組織截面為

6、帶狀，再結(jié)晶的程度提高雖然能夠減小纖維組織寬度，但纖維組織長度變化很小，拉伸出現(xiàn)缺陷時易于沿纖維組織擴(kuò)展，脆性斷裂傾向較為明顯。
　　通過實(shí)驗(yàn)確定，XC6218-1型材良好的擠壓工藝條件為：鑄錠(Ф94mm，擠壓筒為Ф105mm)，加熱溫度為673±10K，擠壓筒溫度為673K，擠壓比(固定值)為45.9，擠壓速率2.5mm/s(調(diào)速電流0.2A)。采用上述條件，成功獲得抗拉強(qiáng)度250MPa以上，延伸率16％以上成型性能良好的擠壓