AZ31鎂合金絲材冷拉拔變形與再結(jié)晶研究.pdf

1、AZ31鎂合金是目前力學(xué)性能、塑性成形性等綜合性能較好的一種變形鎂合金，得到了工業(yè)界的廣泛重視。但是，密排六方的晶格結(jié)構(gòu)使鎂合金的室溫塑性很低，很難進(jìn)行冷塑性加工。
　　本文采用單道次小變形量、多道次室溫拉拔的工藝獲取累積大變形量的工藝方法，獲得了高達(dá)75％的累積冷變形量，解決了AZ31鎂合金難以在室溫發(fā)生大塑性變形的問題，建立了從Φ5和Φ2mm線材拉拔到Φ0.09mm超細(xì)絲的冷拉拔工藝。在此過程中，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、透射電

2、鏡（TEM）、X-射線衍射（XRD）、電子背散射衍射（EBSD）、差熱分析（DSC）、維氏顯微硬度和常溫Instron拉伸等分析測試手段，系統(tǒng)地研究了10～75%變形量內(nèi)AZ31鎂合金微觀組織的變化、加工硬化、再結(jié)晶及織構(gòu)演變的基本規(guī)律。通過大量實(shí)驗(yàn)，獲得如下結(jié)果：
　　通過分析累積冷變形量為10～75%的顯微組織變化，研究了鎂合金的室溫大塑性變形機(jī)制。冷變形量小于30%時(shí)，位錯(cuò)滑移和孿晶為主要變形機(jī)制；冷變形量提高到30～40%

3、后，孿晶數(shù)量減少且主要以細(xì)長條狀{10-11}孿晶存在；變形量提高至50～60%后，位錯(cuò)之間以及位錯(cuò)與孿晶之間的相互作用加劇，形變帶和細(xì)條孿晶逐漸碎化為大量細(xì)小的形變晶粒，成為主要的變形協(xié)調(diào)方式；冷變形量進(jìn)一步至70%以后，形變帶大量碎化，細(xì)小的大角度晶粒大量產(chǎn)生。
　　冷變形量和退火溫度對晶粒細(xì)化的影響很大。AZ31鎂合金的臨界冷變形量為12%。大于此變形量且在低于300℃退火時(shí)，冷變形量越高，晶粒細(xì)化越明顯；而在高于350℃退

4、火時(shí)，冷變形量越高，越易發(fā)生晶粒的異常長大。隨冷變形量由10%增加至60%，最低再結(jié)晶退火溫度逐漸由260～280℃降低至210～220℃。晶粒細(xì)化后，相同冷變形量絲材的再結(jié)晶溫度降低，如晶粒尺寸約為1μm、累積冷變形量為70%的絲材再結(jié)晶溫度可降低至170℃。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終建立了AZ31鎂合金的冷變形量、再結(jié)晶溫度和晶粒尺寸三者之間的再結(jié)晶圖。
　　隨冷變形量的增加和晶粒的細(xì)化，絲材拉拔過程中的室溫拉伸強(qiáng)度和顯微硬度提

5、高得越來越多，加工硬化現(xiàn)象越來越顯著。初始晶粒尺寸為9.5μm、變形量為60%的絲材的顯微硬度由原始的53.6Hv提高至91.3Hv，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高達(dá)376MPa和477MPa；晶粒細(xì)化至1μm后，冷變形量為70%的絲材顯微硬度達(dá)到110Hv。隨著晶粒的細(xì)化，絲材再結(jié)晶退火后的力學(xué)性能大幅度提高。Φ0.12mm絲材退火后的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到了430MPa和467MPa；而晶粒尺寸為1～2μm，絲材直徑小于Φ0.5mm的退火

6、絲材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率可分別穩(wěn)定在300MPa、400MPa和15%以上，綜合力學(xué)性能良好。
　　織構(gòu)的演變與冷變形量和退火工藝關(guān)系密切。形變織構(gòu)隨冷變形量的增加而變化。冷變形量增加至30～40%后，形成典型的冷變形絲織構(gòu){0002}<10-10>平行于拉拔方向，且織構(gòu)強(qiáng)度隨變形量的增加而逐漸增強(qiáng)；變形量增加至60～70%后，絲織構(gòu)強(qiáng)度略有下降，這是形變帶大量碎化后產(chǎn)生的大角度形變晶粒導(dǎo)致的。再結(jié)晶退火后，冷變形絲織構(gòu)又