初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响.pdf

  • 文档大小:1.15 MB
  • 文档格式:pdf
  • 约 4页
  • 2022-03-29 发布
  • 举报
初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响1 初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响2 初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响3 初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响4
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:1.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共4页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
 54   材料工程/2010年9期     初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响         EffectsofInitialWidthsonMicrostructuresand      PropertiesofRolledAZ31Sheets      张丁非。,戴庆伟,张钧萍。,方         霖,胡耀波。,王小红,兰伟。          (1重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045;  2国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;      3重庆科技学院,重庆401331) —   —   —  ZHANGDingfei,DAIQingwei,ZHANGJunping。,     —   —     FANGLin,HUYaobo~,WANGXiaohong,LANWei。          (1CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China;          2NationalEngineeringResearchCenterforMagnesiumAlloys,Chongqing400044,China;        3ChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China)              摘要:在相同条件下轧制了不同初始宽度的AZ31板坯,通过对轧后板材的组织观察、硬度测试、XRD和SEM实验,研          究了初始宽度对AZ31板材轧制组织和性能的影响。结果表明:初始宽度对AZ31镁合金轧制板材有一定影响;随着板             坯宽度增加,轧后板材边部的硬度有所增加,再结晶晶粒比例增大,(0002)基面取向有所增加;板材中间部分的动态再结     晶进行得更加完全,硬度比边部低,(0002)基面取向显著增加。     关键词:轧制;AZ31板;初始宽度;显微组织  中图分类号:TG146.2  文献标识码:A ——— 文章编号:10014381(2010)09005404               Abstract:AZ31magnesiumsheetswithdifferentinitialwidthswererolledunderthesameconditions.                  — Hardnesstest,XRDandSEMexperimentswereusedtOinvestigatetheeffectsofinitialwidthsonmi                crostructuresandpropertiesofrolledAZ31magnesiumsheets.Theresultsshowthattheinitialwidth                  hassomeeffectsontherolledAZ31magnesiumalloysheet.Withtheinitialwidthincreasing,the              hardnessattheedgeoftherolledsheetbecomeshigher,morerecrystallizedgrainsaregenerated,and             — (0002)basalplaneorientationXRDpeaksareenhanced.Atthecentralpartoftherolledsheet,dy               namicrecrvstallizationoccursmorecompletely,thehardnessinthecenteriSlowerthanthatatthe     edge,(0002)basalplaneorientationincreasesdramatically.     Keywords:rolling;AZ31sheet;initialwidth;microstructure    镁合金具有低密度,高比强度,优良的抗震性能和 阻尼性能,且镁的储量丰富,绿色环保,是一种非常有  前景的结构合金。在镁合金的众多加工工艺中,轧制         以能够连续大规模生产尺寸较大用途多的中间产品而          备受关注。国内外的许多专家学者对镁合金的板材轧              — 制进行了深入广泛的研究_】]。ZHANGBoping    等[5轧制得到了0.6mm的AZ31镁合金板,并就其显           微组织和硬度进行了研究。研究表明随着轧制压下量       的增加,板的硬度增加,当压下量达到97时,硬度达        到90HV。VESPA等研究了微观组织对AZ31轧      制板材的高温力学性能的影响。Styczynski等口和            HYOTAEJEONG等[8分别研究了AZ31镁合金冷       变形和温轧过程中的织构转变。陈彬等凹研究了    压下量对镁合金轧制变形的影响。张文玉等n研     究了轧制路径对AZ31板材组织和性能的影响。但               是,关于初始宽度对镁合金甚至是其他合金轧制板材              组织性能影响的报道还较少。然而,镁合金的体积比           热容较小(1781J・dm・K-。),导热系数较高(155         W・m・K)约为铁的2倍,轧制过程中热量变化                   很大以及镁合金的密排六方结构对塑性成型的影响                  等,因此不能再忽略初始形状对镁合金轧制的影响。 研究初始宽度对镁合金轧制板材组织和性能的影响,          对板材的轧制成型和二次加工具有重大意义。  本工作将系统地研究不同初始宽度的AZ31镁合              金板轧制变形后的组织与性能,以期得到初始宽度对 镁合金轧制板材的影响规律。      初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响 55   1材料准备和实验方法       实验所用AZ31镁合金(Mg一3Al一1zn,质量  分数)及主要仪器设备由国家镁合金材料工程技术研               究中心提供。试样分别被加工成15,30,45ram宽,     10mm厚,30mm长。             试样在320oC加热30rain,然后轧制。轧机辊径             170mm,辊速21r/min,轧辊不加热。试样轧后厚度                 6mm。对铸态板坯和轧制后的样品进行了硬度测试    和金相分析,所用仪器为HXS-1000AY数显硬度计,               加载力0.49N,加载时间20s。金相腐蚀剂配方为苦     味酸4.5g,乙醇75mL,乙酸5mL,蒸馏水lOmL,腐蚀                2~3s。然后用MDS金相显微镜观察。分别用        RigakuD/MAX2500和TESCAN钨灯丝扫描电镜进   行了晶体衍射分析和边部裂纹观察。  2实验结果和分析          对三块轧制后的板坯进行了力学性能的相关测试 和组织分析,获得了宽度对镁合金轧制板材组织和性                能的影响规律,并且对轧制产生的宏观裂纹进行了分  析。   2.1硬度分析   在每块试样上测2o个点的硬度,然后取平均值,    如图1所示。    图1板坯轧制后的硬度分布         Fig.1Hardnesscurveoftherolledsheet     测定的铸态AZ31的硬度为45HV,轧制后板材      的硬度都在54HV以上,比铸态合金高11HV以上。  这是轧制使合金加工硬化的结果。同时,轧制使得疏   松缩孑L减少,组织更加均匀,也有利于硬度的提高。          硬度分布结果显示,随着板坯宽度的增加,轧后板  材边缘部位的硬度增加。这表明,随板坯宽度的增加,              塑性变形越严重,合金的加工硬化越显著。45mm板 中间的硬度比边缘的硬度小,这和板坯在轧制过程中          的塑性变形以及温度不均匀有关。本次实验采用的是    开放式轧机,且轧辊不加热。同时镁合金的体比热容   较小,导热系数较高,所以在轧制过程中试样的热量很             容易被传导到轧辊和周围环境中,温度骤降。实验测           ℃   定结果表明,经轧制后板材温度要降低近100,试样             边缘尤为剧烈。由于塑性变形产生的热量,板的中间   部分发生了动态再结晶,合金的组织被软化;而边缘部   分由于温度下降剧烈,加工硬化现象严重,再结晶软化  不及加工硬化的作用大,所以板的中间部分的硬度没          有边缘部分或者是距板的边缘近的部分硬度高。    2.2显微组织分析             金相分析的结果如图2所示,实验所用的铸态板    坯的晶粒粗大,约300 ̄m,且有较多的疏松缩孔。铸      态板坯经压下量4O的轧制,发生了动态再结晶。但     是从图2除了可以看到等轴状的细小的再结晶晶粒,   还有细长的孪晶。这些孪晶相互交割,这是镁合金在           较低温度塑性变形的典型特征。图2(b),(c),(d)都   是孪晶和再结晶晶粒共存的组织,差别不大。但是,图    2(b)为再结晶和孪晶共存组织,且其中的孪晶细长,   分布较多。图2(c)中的孪晶很多已经发生了再结晶,     许多等轴的再结晶晶粒串联在一起。图2(d)中的孪             晶较少,多是大片等轴的再结晶区域或者在原来孪晶         处再结晶的细长的再结晶区域。随着板坯初始宽度的            增加,孪晶略有减少,而再结晶也进行得更充分。由于   较宽的板边部的流变更剧烈,所以图2(b),(c),(d)对    应的硬度值也相差不大。图2(e)中的组织以再结晶         晶粒为主,由于再结晶软化,所以其硬度较低。上述现              象是由在轧制过程中,板坯的热量被传递给轧机和周             围环境引起的。板坯中间的温度要比边缘的温度高,   所以再结晶进行得比边缘充分。而板坯越宽,热量越  多,热传导引起的温度下降要比窄的板坯小。由于镁   合金低的体积比热容和较高的导热系数,使得这种现   象在镁合金中尤为显著。    2.3XRD分析 为了分析不同宽度板坯轧制对其晶体学取向的影                响,进行了XRD分析,结果见图3。不同初始宽度 AZ31板坯轧制后并没有物相的变化。合金的晶体取 向以(0002)和(1011)为主。初始宽度对合金的晶体            学取向有一定影响。在板的边部,(0002)基面取向变   化不是很显著,略有增加。但是,在初始宽度为45mm   的AZ31镁合金板坯轧制后的中间部分,(0002)方向                取向比15mm宽的板增加了近30。这是在较宽的              板的中间发生了动态再结晶,轧制过程中再结晶晶粒 56   材料工程/2010年9期          图2不同试样的显微组织(a)铸态组织;(b)15mm宽处组织;(c)30mm宽处组织;    (d)45ram宽板边处组织;(e)45mm宽板中间处组织       —Fig.2Microstructureofdifferentsamples(a)ascast;(b)15r    amwidth;(c)30mmwidth            (d)edgeofsheetwith45ramwidth;(e)middleofsheetwith45mmwidth                按照一定的取向生长和排列的结果。上述结果表明,              越宽的板坯轧制后,基面织构越多,尤其是在板的中问            部分。这种晶体取向分布对合金后续的二次加工有重   要影响。                 面的裂纹(N线)连接到一起时,材料就发生了宏观的       断裂,板坯的边裂也就产生了。    图445mm初始宽度板边部裂纹的扫描电镜照片          Fig.4SEMphotooftheedgecrackat       thesheetwith45mminitialwidth     图3不同宽度板轧制后的XRD图         Fig_。TxRDp。。幽i   3结论    differentwidthafterrolling   2.4裂纹分析                图4为板坯轧制后局部边裂处的扫描电镜照片。                  AZ31镁合金在此实验条件下,4O压下量轧制后的             裂纹以层状撕裂为主。这也是合金热轧中常见的一种            缺陷形式。这种延性损伤符合现代损伤力学的微空洞形核理论¨  】。A处可见明显的空洞,当空洞扩大连接     到一起就形成了类似B处的长条状的空隙。这些材  料的内部空隙不断连接扩大(M线),当它们和合金表  (1)随着板坯宽度增加,轧后板材的边部硬度有所           增加,再结晶晶粒比例也有所增加,(0002)基面取向更  明显。          (2)板材中间和边部的组织和性能有较大差异,中    间部分的动态再结晶进行得更加完全,所以硬度比边       部低,基面取向也更显著。    参考文献         [1]SCHUMANNS,FRIEDRICHH.Currentandfutureuseof    初始宽度对AZ31轧制板材组织与性能的影响 57      — magnesiumintheautomobileindustry[J].MaterialsScienceFo — —  rum,2003,419422(1):5156.         — E2]KOJIMAY.Projectofplatformscienceandtechnologyforad    vancedmagnesiumalloys[J].MaterialsTransactions,2001,42—  (1011541159.     — [33KOJIMAYO,AIZAWATATSUHIKO,KAMADOSHIGEHA         — RU,eta1.Progressivestepsintheplatformscienceandtechnol      — ogyforadvancedmagnesiumalloys[J].MaterialsScienceFo  — —  rum,2003,419420(10320,       — E4]MWEMBELAA,KONOPLEVAEB,MCQUEENHJ.Micro         structuraldevelopmentinMgalloyAZ31duringhotworking[J].  —  ScriptaMaterialia,1997,37(11017891795.     —  Es]ZHANGBoping,TuYi一/an,CHENJingyi,etal,Preparation   —      andcharacterizati0nofasrolledAZ31magnesiumalloysheets     [J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2007,184— —  (1301O21O7.         — E6]VESPAG,MACKENZIELWF,VERMAR,eta1.Theinflu   —       —— enceoftheashotrolledmicrostructureontheelevatedtempera       turemechanicalpropertiesofmagnesiumAZ31sheet[J].Materi     — —  alsScienceandEngineeringA,2008,487(120243250.        [7]sTYczYNsKIA,HARTIGCH,BOHLENJ,eta1.Coldrolling      — texturesinAZ31wroughtmagnesiumalloy[J].ScriptaMateria—  lia,2004,50(7):943947.          E83HYOTAEJEONG,TAEKWONHA.Texturedevelopmentina       — warmrolledAZ31magnesiumalloy[J].JournalofMaterialsPro — —  cessingTeehnology,2007,187188:559561.       [9]陈彬,林栋,曾小勤,等.AZ31镁合金大压下率轧制的研究[J].锻 — 压技术,2006,(3013.        r1O]BARNETTMR,NAVEAMD,BETTLESCJ.Deformation [11] [12] [13] [143 [15]         microstructuresandtexturesofsomecoldrolledMgalloys『J].      — — MaterialsScienceandEngineeringA,2004,386(12):205 211. 李姗.AZ31变形镁合金板材轧制工艺、组织与性能r-D].西安:西  安建筑科技大学,2007.      张文玉,刘先兰,陈振华.轧制路径对AZ31镁合金薄板组织性  — 能的影响[J].特种铸造及有色合金,2007,27(90716719.    曲家惠,姚路明,王福.AZ31镁合金在不同轧制方式下的织构演 — 变[J].轻合金加工技术,2008,36(802932.    张青来,胡永学,王粒粒,等.挤压后交叉轧制的镁合金薄板组织 — 研究[J].热加工工艺,2007,36(9015.          — GURS0NAL.Continuumtheoryofductilerupturebyvoidnn           — cleationandgrowth,PartIyieldcriteriaandflowrulesforpor         OUSductilemediaLJ].JournalofEngineeringMaterialsand—  Technology,1977,99(10215.  “” 基金项目:国家973重大基础研究项目(2007CB613700);国家十一五            科技支撑计划重点项目(2007BAG06B04);国家杰出青年科学基金    (50725413);重庆市科技攻关项目(CSTC2009AB4008);中央高校基本  科研业务费资助项目(CDJXS10132202) —— —— 收稿日期:20091125;修订日期:20100305       作者简介:张丁非(1963一),男,教授,博士生导师,主要从事轻合金材                     料及加工技术研究,联系地址:重庆市沙坪坝区沙正街174号—  (400030),Email:zhangdingfei@cqu.edu.an      通讯作者:戴庆伟(1984一),联系地址:重庆市沙坪坝区沙正街174号,  重庆大学材料学院(400030),Email:daiqingwei@cqu.edu.cn                                                   米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米来米米米米米米米米米米米米米米米米米米采米米米米米米米米米米米   (上接第53页)    —     [4]FANZhikang,LIANGShuhua,XUEXu.BondstrengthofW-      Cu/CuCrintegratedmaterial[J].TransactionsofNonferrous    —  MetalsSocietyofChina,2001,11(6):835837.   —    — [5]XIAOPeng,FANZhikang.VacuumbreakdownbehaviorofCu   — WCrcomposites[J].MaterialsScienceForum,2008,569:125 128.         [6]肖鹏,范志康.烧结温度对CuWCr复合材料组织和性能的影响 — [J].功能材料,2008,(3):403406.   — —  [7]XIAOPeng,LIANGShuhua,ZHAOWeibin,eta1.Influence          ofCrparticlesizeonthemicrostructureandelectricalproperties     ofCuW60Crl5composites[J].KeyEngineeringMaterials,2007,— —  334335:173176.        [8]杨晓红,范志康,梁淑华,等.Y203对CuW触头材料显微组织与  — 性能的影响[J].材料研究学报,2007,21(40414420.         [9]王玲玲,梁淑华,肖鹏,等.掺杂Laz0。的CuW电触头的组织及   — 电性能_J].北京科技大学学报,2008,30(12):13581361.  —   —  [10]YANGZhimao,ZHANGQiuli,ZHANGChengyu,eta1.In          flueneeofmicrostructureofCuCr25cathodeonthemotionof    — vacuumarcspots[J].PhysicsLettersA,2006,353(1098 10O.   — — —  [11]YANGZhimao,ZHANGQiuli,WANGQingfeng,eta1.Vac一 [12] [13] [14] [15]      — HumarccharacteristicsonnanocrystaliineCuCralloys[J].Vacu   um,2006,81:545~549.  —      WANGXianhui,LIANGShuhua,YANGPing,eta1.Effect            ofA12O3particlesizeonvacuumbreakdownbehaviorofAlzOs/ — Cucomposite[J].Vacuum,2009,83:14751480.       田保红,周洪雷,刘勇,等.真空热压烧结AlzO。/CuCr复合材   — 料的组织与性能口].特种铸造及有色合金,2009,29(20166 17l_     丁红燕,符学龙,戴起勋,等.粉末冶金法制备Cu/A12O3复合 — 材料及其性能研究[J].金属热处理,2007,32(603741.      杨文杰.电弧焊方法及设备[M].哈尔滨:哈尔滨工业技术出版  社,2007.     基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50834003);国家自然科学    基金资助项目(50871085);科技部863计划资助项目(2009AAO3Z522)  —  —— 收稿日期:2009一l116;修订日期:20100301          作者简介:曹伟产(198O),男,博士研究生,从事高压电触头材料研             究,联系地址:陕西西安理工大学材料科学与工程学院(710048),E-  mail:cao090213@163.corn      通讯作者:梁淑华,教授,联系地址:陕西西安理工大学材料科学与工程— 学院(710048),Email:liangxaut@yahoo.cn
周大爷
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:1.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档