哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）————————————————————————————————————————I摘要鎂合金以其比強度高、密度低、減震性能好及工藝性能優越等一系列的特點，近些年來正成為金屬材料研究領域的一個熱點。由于鎂及其合金是密排六方晶體結構，滑移系少，室溫下塑性較差，目前人們主要通過細化晶粒來提高其強度和塑性。開發新的高性能鎂合金系列是目前研究的主要趨勢，但對現有鎂合金系統進行適當的工藝處理也可能成為改善材料性能的廉價而有效的方式。變形和熱處理是結構金屬材料獲得產品性能的主要方法。本文把拉拔變形和退火處理這兩種改善材料性能的有效方式結合起來，對純鎂絲材進行了較系統的退火工藝探索。通過多道次拉拔變形和中間退火工藝，以顯微結構為衡量手段，逐步優化工藝，最終得到了擇優的拉拔退火工藝路線，實現了純鎂的晶粒細化，以便于改善鎂合金絲材的綜合性能。這對于鎂合金的實際生產具有重要的指導意義。由于在拉拔過程中拉應力容易導致裂紋的產生，加之純鎂塑性較差，因此有關純鎂絲材拉拔變形的研究很少，與此相關的基礎研究就更少，為此，本文在純鎂熱拉拔變形和再結晶方面作了一些探索性的工作，以期得到細晶純鎂，從而改善鎂合金的綜合性能。由于在拉拔過程中晶粒逐漸細化，因而有機會研究了原始晶粒尺寸對最大累積變形程度的影響，結果表明，隨著原始晶粒的細化，最大累積變形程度逐漸提高，最高達到65.1%，這一結果對于促進實現鎂合金大變形具有重要的實際意義。本文還研究了冷變形程度和原始晶粒尺寸對再結晶晶粒大小的影響，以及原始晶粒尺寸對再結晶溫度的影響，得到了很多對AZ31鎂合金絲材的產業化具有實際意義的數據。關鍵詞:鎂合金熱拉拔組織力學性能哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）————————————————————————————————————————IIAbstractMagnesiumalloyshaveattractivemanyinvestigatorsattentionbecauseoftheirgoodpropertiessuchashighstrengthdensityratio,lowdensityandexcellentcapacityofdamping.However,becauseofitshexagonalclosepackstructure,magnesiumhaspoorworkabilityatroomtemperature,nowit’sformingabilitytendtobeprogressedthroughfine-grainedmicrostructure.Althoughitwasatrendtodevelopnewmagnesiumalloysofhighproperties,mechanicalpropertiesofexistedmagnesiumalloycouldbeimprovedbyappropriateprocessing.Colddrawingandrecrystallizationweretheeffectivewaystoimprovemechanicalproperties.Throughoptimalannealingprocessing,fine-grainedpureMgwirewithhighmechanicalpropertiescanbeobtained.ThediscussingresultissignificantfortheproductionofAZ31magnesiumwire.Becausecrackcanariseduringdrawing,fewbasicresearchesaboutmagnesiumalloycouldbefound.Thereforesomeworkondrawingandrecrystallizationwasdone,sothatfine-grainedwirecouldbeachieved.Researchesshowedthat,withdecreasingofgrainsize,themaximalcumulativedeformationincreased,cumulativedeformationof65.1%couldbeachieved,therelationshipsbetweenoriginalgrainsizeandcolddeformation,thesizeofrecrystallizedgrainandtherecrystallizationtemperaturewereinvestigated.Keywords:Magnesiumalloy；Hotrolling；Mechanicalproperties哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）————————————————————————————————————————III目錄摘要....................................................IAbstract................................................II第1章緒論............................................11.1引言............................................11.2鎂合金概述......................................21.2.1鎂及鎂合金性質.............................21.2.2Mg-Al系合金...............................31.2.3Mg-Zn系合金...............................51.2.4Mg-Bi-Ca合金..............................61.3鎂合金的強化途徑................................71.3.1固溶強化...................................81.3.2析出強化（沉淀強化）.......................81.3.3彌散強化...................................91.3.4細晶強化..................................101.3.5形變強化..................................101.3.6復合強化..................................111.4鎂合金變形特點.................................111.5鎂合金的塑形加工概況...........................131.6AZ31鎂合金的研究情況..........................141.6.1國內研究概況..............................141.6.1.1軋制工藝的研究.......................141.6.1.2擠壓工藝的特點及研究現狀.............151.6.2國外研究情況..............................171.7選題意義.......................................201.8研究的主要內容.................................21第2章實驗方法.......................................222.1引言...........................................222.2實驗材料.......................................222.3實驗方案.......................................232.3.1熱拉壓裝置方案.............................232.3.2熱拉拔實驗方案............................24哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）————————————————————————————————————————IV2.3.2.1粗線坯溫度...........................242.3.2.2道次變形程度的確定...................242.3.2.3潤滑劑...............................252.3.3退火方案..................................26第3章純鎂連續熱拉拔組織性能研究.....................273.1引言...........................................273.2純鎂連續熱拉拔絲材組織（OP分析）的演變........273.2.1擠壓比對鎂塑變組織的影響...................273.2.2再結晶晶粒細化的規律......................303.3純鎂連續熱拉拔絲材力學性能的變化規律...........323.3.1純鎂絲材流動過程的描述....................323.3.2塑性變形激活能............................333.3.3純鎂的應力應變曲線及特征..................353.3.4屈服強度、抗拉強度和絲材直徑的關系........353.3.5鎂合金塑性變形機理.........................373.4分析連續熱拉時出現的斷絲問題...................393.4.1引言......................................393.4.2檢查......................................393.4.2.1斷口檢查.............................393.4.2.2化學成分分析.........................393.4.2.3掃描電鏡斷口分析.....................393.4.3結果分析..................................40結論...................................................41致謝...................................................42參考文獻...............................................43哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）————————————————————————————————————————1第一章緒論1.1引言鎂是最輕的結構金屬材料，密度為1.738g/cm3，為鋼的1/4，鋁的2/3。與鋼和鋁合金相比鎂具有很高的比剛度和比強度，良好的散熱性能、減振性能和電磁屏蔽性能，因而在航空航天、汽車以及3C產品領域有廣闊的應用前景，被認為是21世紀重要的商用輕質結構材料。在航空航天領域，采用密度更小的鎂合金能顯著降低飛行器的重量，增大飛行器的推重比，進而顯著提高飛行器的機動性能。在汽車制造領域，大量輕質鎂合金的應用將有效減輕汽車的整體重量，降低汽車的燃油消耗和使用成本，減輕了對環境的污染。盡管鎂合金具有很多獨特的優點，但由于鎂的密排六方(HCP）晶體結構，使得鎂合金在室溫下的塑性變形能力較差，大大限制了鎂合金在結構領域的應用。因此目前大多數鎂合金零部件均通過壓鑄成形工藝制造。雖然鎂合金的壓鑄成型技術已經相當成熟并得到了廣泛的應用，但由于鎂合金壓鑄件的材質不夠致密，其綜合強度和使用性能難以滿足某些承力構件的較高要求，在一定程度上限制了鎂合金的應用。與鑄造鎂合金相比，通過鍛壓、軋制和擠壓等工藝生產出的變形鎂合金的組織更細，具有更高的強度，更好的延展性，更多樣化的力學性能，可以滿足更多結構材料的需求。當前鎂合金主要研究方向為耐熱、耐蝕、阻燃、高強、變形鎂合金以及鎂合金成形技術的開發。隨著鎂合金生產和應用技術的不斷完善，材料的性價比不斷提高，鎂合金應用范圍將進一步擴大。因此，制定變形鎂合金生產的新工藝是國際鎂協會（IMA）提出的開發鎂合金產品的一項長遠目標，對鎂合金產品獲得更廣泛的應用具有重要的意義。