文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
Mg-Al-Mn-Si变形镁合金组织、性能及热变形行为的研究
姓名:华杰
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:曾小勤;王迎新
20090201
上海交通大学硕士学位论文
Mg-Al-Mn-Si 变形镁合金组织、性能及热变形行为的研究

摘要

本文采用光学显微镜(OM),X 射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等分析
手段,研究了 Si 元素对 Mg-3Al- (AM30)合金铸态和挤压态显微组织和力学性
能的影响规律;利用等温热压缩试验,获得了 AM30- 和 AM30- 合金的流
动应力-应变曲线,构建出了这两种合金的挤压极限图,并且研究了在变形过程中两
种合金的热变形行为和显微组织演变,研究结果表明:
微量 Si 元素的添加能够细化 AM30 合金的晶粒。Si 含量的增加,合金的晶粒尺
寸越小,铸态 AM30 合金的平均晶粒尺寸由 80μm 减小到 AM30-1Si 合金的 67μm;
挤压态 AM30 合金的晶粒尺寸由 21μm 减小到 AM30-1Si 合金的 15μm。Si 元素的加
入会降低铸态 AM30-xSi 合金的力学性能,随着 Si 含量的增加,AM30 合金抗拉强
度由 198Mpa 降低到 177Mpa,屈服强度由 58Mpa 降低到 48Mpa,延伸率从 %减
小到 %;AM30-xSi 合金经过挤压变形后力学性能能够大幅的提高,Si 的加入也
能够进一步提高 AM30-xSi 合金的强度。随着 Si 含量的增加,强度上升,塑性降低,
加入 %Si 后合金的屈服强度和抗拉强度最高,分别为 190Mpa 和 285Mpa,增幅分
别为 %和 15%,延伸率为 %;挤压态 AM30-xSi 合金经过 T5(200℃-4h)处理
后,合金的力学性能基本得到了提高,为最佳时效工艺。
采用双曲正弦关系描述所有应力下的 AM30-xSi 合金在高温塑性变形过程中流
动应力、应变速率和变形温度之间的相互关系,求得的材料常数为:
(1) AM30- 合金:应变硬化指数 n=,变形激活能 Q=180KJ/mol,流动
应力峰值与 Z 参数之间的关系为:ln[sinh(aσp)]=-+。
(2) AM30- 合金:应变硬化指数 n=,变形激活能 Q=186KJ/mol,流动
I
上海交通大学硕士学位论文
应力峰值与 Z 参数之间的关系为::ln[sinh(aσp)]=-+。
根据校正后的峰值应力σp 和温度补偿的应变速率因子 Z 的关系,再结合挤压力
σ ln λ
计算公式: p = σ(+ R + 4mlb / db 3) 和温升计算公式:ΔT = ,构建
3ρC p
出 AM30- 和 AM30- 合金的挤压极限图,对比可以得出 Si 的加入降低 AM30
合金的可挤压性能,但是 Si 的加入量对 AM30 合金的可挤压性能影响不大。
AM30 合金在加入了 Si 元素后,有助于促进合金在热变形过程中动态再结晶的
发生,随着加入 Si 元素的增加,合金在较低的变形温度(200-300℃)和较快的应变速
率(1S-1)下,动态再结晶越容易进行。当应变速率一定时,温度的升高有助于动态再
结晶的发生及再结晶晶粒的长大;当变形温度一定时,应变速率的增大不利于动态
再结晶的发生;随着变形量的增大,位错密度增大,使的动态再结晶可以进行。

关键词:镁合金,AM30-xSi 合金,挤压,热变形行为,挤压极限图,动态再结晶

II
上海交通大学硕士学位论文

Study on the microstructure, mechanical
properties and hot deformation behavior
of Mg-Al-Mn-Si wrought magnesium alloy

ABSTRACT

Based on the research of Mg-3Al- magnesium alloy which developed by
Yingxin Wang, several wrought magnesium alloys with different