az31镁合金交叉轧制工艺分析word格式论文.docxVIP

沈阳理工大学硕士学位论文 优秀毕业论文  PAGE 76 精品参考文献资料 第 1 章 绪论 1.1 引言 镁及其合金是 21 世纪最有前途的轻量化材料，而镁元素是地壳中含量最丰富的元 素之一。由于镁及其合金的独特性能，其开发和应用受到越来越多的关注，成了“最年 轻”的金属结构材料之一[1]。近年来镁合金产量在全球的年增长率高达 25%，显示出了 极大的应用前景。常见变形镁制品，如轧制薄板或厚板，挤压件和锻件等，与铸造产品 比较，这些变形产品具有更高的强度和延展性以及更多样化的力学性能等优点[2-3]。 轧制是镁合金塑性成形的重要手段之一[4]，各类型镁合金板材的生产主要就是通过轧 制工艺来完成的。镁合金板材分为厚板、中板、薄板三类，一般厚度 20~80mm 的板材 为厚板，厚度 6~20mm 为中板，薄板厚度在 0.5~6mm 范围[5]。由于镁合金的塑性不佳， 因此板材的生产大多采用热轧的方式进行加工，薄板的生产有时采用冷轧和温轧两种方 式。镁合金温轧时，一方面要保证铸态组织得到充分变形，达到改善组织的目的，有一 定的变形量；另一方面，采用较大变形量时，由于多晶镁合金滑移系少，晶粒不易产生 宏观屈服而易在晶界产生大的应力集中，导致合金发生晶间断裂。这就需要镁合金板材 轧制过程中，在必要时进行中间退火，采用多道次、小压下量工艺进行轧制。镁合金板 材在轧制以后一般要进行退火等热处理，使组织发生回复和再结晶以消除应力。其退火 温度应选择在完全再结晶温度范围内[6]。 镁合金在轧制过程中易形成与轧制方向相同的基面织构[7]，成品板材通常具有很强 的各向异性，这对冲压特别是拉深极为不利。采用交叉轧制的方法，轧向和横向交替变 化，不仅可以使锭坯长宽比灵活配合，而且能导致晶粒均匀化和等轴化，降低各向异性， 改善板材性能[7]。因此研究镁合金交叉轧制工艺能更好的控制镁合金板带的轧制工艺参 数，对促进镁合金板类件的实际应用，提高我国镁产品技术含量，具有重大的实际意义。 1.2 变形镁合金的应用及发展前景 1.2.1 镁及镁合金的基本特性 镁是IIA族碱土金属，在地壳中储量位列第八，金属中排名第三，仅次于铝和铁。 纯镁及大部分镁合金的晶体结构为密排六方结构(HCP)，其原子结构如图1.1所示， a=0.320nm，c=0.520nm，其轴比（c/a）值为1.6236，接近理想的密排值1.633。相对于体 心立方晶格和面心立方晶格体系，镁的密排六方晶格体系滑移少，只有3个，因而塑性 变形能力较差，冷加工成形困难。 图1.1 镁晶体原子结构图 Fig.1.1 Atomic structure of Mg crystal 但相对其它金属材料，镁合金具有一系列优秀的物理和化学性能，主要有以下几个 方面[8]： （1）密度低、质量轻、比强度和比刚度高：常规的镁合金比铝合金轻30~50%，比钢铁 轻50%以上。如：AZ31镁合金的比重为1.77，AZ61镁合金的比重为1.80。约为铝的2/3， 钛的2/5，铁的1/4。 （2）阻尼性能、减震性能好：镁的阻尼性能优于所有金属结构材料，减震性能非常优 秀。镁及镁合金弹性模量很低，受同样外力，镁合金构件能够产生较大的弹性变形，受 到冲击载荷能够吸收较大的冲击功。汽车的方向盘、避震器以及电脑、手机外壳等都是 镁合金适用的产品。在航空航天和军事领域也有着广阔应用前景，如导弹、卫星和武器 的电子仪表支架等。 （3）抗电磁干扰：镁合金的电磁波遮蔽性比一般电镀更有效果，具有很高的屏蔽电磁 干扰的能力。 （4）切削性：镁合金的切削力小，可缩短机械加工时间，节省劳动力，并能延长工具 使用寿命。 （5）耐凹陷性：镁合金的加工硬化率高，与物体撞击时产生的凹陷比铝合金小。 （6）高导热性：镁合金的导热性能要优于常用的铝合金，比塑料材料高出数百倍。 （7）无毒、可回收再利用：镁及其化合物无毒，使用不会造成环境污染，易于回收。 此外，镁合金的熔化潜热较小，同时它的加工温度也较低。 正是由于上述镁合金的优点，使得镁合金被广泛地应用于体育器材、机械、电子、 交通、仪表及航天航空等领域。 1.2.2 变形镁合金的分类 变形镁合金是指用可以挤压、轧制、锻造、冲压等塑性加工成形方法加工成形的镁 合金。 变形镁合金其分类依据一般有两种：合金化学成分和是否可以热处理强化。按前者， 变形镁合金有Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系、Mg-RE系、Mg-Th系、Mg-Li系等[9]。按 后者又可分为：Mg-Mn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Li系、Mg-Th系、Mg-Mn-RE 系、Mg-Zn-Zr-RE系、Mg-Al-RE系、Mg-Zn-RE系、Mg-RE系[10]。 Mg-Mn系合金有良好的耐蚀性能和最好的