【正文】 變形量，改善材料的綜合力學(xué)性能。但由于鎂合金在常溫下塑性變形能力差，擠壓成形工藝 是 較好的塑性加工方法，可生產(chǎn)出不同型號(hào)的鎂合金棒 材 、管 材 、板 材 和型材。鋼、鋁等材料的壓下量較大，而鎂合金的塑性較差，每次壓下量應(yīng)控制在一定得范圍內(nèi)，若變形量較大，軋制應(yīng)分幾步完成。 3） 沖壓工藝 沖壓工藝是利用模具和沖壓設(shè)備加工金屬板材，獲得指定形狀和尺寸零件的塑性成形方法。影響沖壓成形性能的力學(xué)性能參數(shù)有屈強(qiáng)比、加工硬化指數(shù)、塑性應(yīng)變比、應(yīng)變敏感性指數(shù)。 ⅰ 等經(jīng)角擠壓工藝（ Equal Channel Angular Extrusion） 等經(jīng)角擠壓工藝屬于 大 剪切變形技術(shù)，它 的基本原理如圖 11 所示，通過(guò)兩個(gè)相互垂直 、 軸線相交 、 截面尺寸相等的通道，將 材料擠出。當(dāng)位錯(cuò)胞的直徑到達(dá)一定程度時(shí)就不再隨變形量的增加而減第一章 緒論 10 小。同時(shí)隨著變形量的增加，鎂合金板料的微觀組織均勻 且使織構(gòu)隨機(jī)分布。 由軋輥帶動(dòng)板料連續(xù)通過(guò)模具，從而實(shí)現(xiàn)板料的連續(xù)剪切變形。 應(yīng) 嚴(yán)格控制軋制模具的的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) ： 如兩通道的 夾角、通道間隙 、 通道外角 和模角 等 。金相顯微鏡 是一種 結(jié)合 了 光學(xué)顯微鏡、光電轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)圖像處理 等技術(shù)，在 計(jì)算機(jī)上 清晰顯示 金相圖像， 并 通過(guò)觀察計(jì)算機(jī)圖像、 分析金相圖譜 、 評(píng)級(jí)等 ，從而 輸出、打印 圖像的高科技產(chǎn)品 。根據(jù)金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)這些組織組成物進(jìn)行光學(xué)研究并定性和定量描述。 Sorby 和他的同代人德國(guó)人 ()及法國(guó)人 (F. Osmond)的科學(xué)實(shí)踐， 使 現(xiàn)代光學(xué)金相顯微術(shù) 得以進(jìn)一步發(fā)展 [41]。放大系統(tǒng)是影響顯微鏡用途和質(zhì)量的關(guān)鍵 ， 是由 物鏡 與 目鏡組成 [42]。在金相技術(shù)中分辨率指的是物鏡對(duì)目的物的最小分辨距離。由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng) ? 在 4000～ 7000nm 之間。這對(duì)于分析合金性能、了解冶金過(guò)程、進(jìn)行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。復(fù)色光有縱向色差和橫向色差兩種。因 此 現(xiàn)已廣泛采用平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡以及廣視場(chǎng)目鏡等。原始的金相顯微鏡只有明場(chǎng)照明，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度。 （ 3） 觀察 顯微鏡上的物體 時(shí)， 不能因觀察便利 移動(dòng)顯微鏡的 位置。 （ 7） 謹(jǐn)慎使用 調(diào)焦手輪。 （ 9） 當(dāng)顯微鏡換上 高倍物鏡時(shí)， 不用 粗動(dòng)調(diào)焦 距 手輪調(diào)節(jié)焦距， 否則會(huì)使物鏡與玻片因過(guò)大的 移動(dòng)距離 而發(fā)生 損傷。 Chen Fuhkuo[46]等人研究表明在 200℃ 時(shí)，鎂合金板料的成 形性能最好，同時(shí) 高溫度會(huì)對(duì)鎂合金制件產(chǎn)生其他不利的影響。 張凱鋒 [49]等人研究肥皂、硅油和石墨的潤(rùn)滑效果，表明拉深成形時(shí)，肥皂潤(rùn)滑的效果最好。極限拱頂高度實(shí)驗(yàn)類似于雙向拉伸實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際生產(chǎn)中拉深成形時(shí)板料的受力狀態(tài)類似。因此本論文研究成形溫度、成形速度、 板料厚度、 模具與工 件之間的摩擦對(duì)鎂合金 AZ31B 板料成形性能的影響，從而提出鎂合金板料成形的最佳生產(chǎn)條件。在工業(yè)生產(chǎn)中，成形速度影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本等。李彩霞 [51]采用有限元分析軟件分析工件與模具接觸的不同部位其摩擦應(yīng)不同對(duì)待。 Jager. S[48]用拉伸 實(shí)驗(yàn) 和氣脹成形 實(shí)驗(yàn) 研究變形速率對(duì)鎂合金 AZ31 板料的成形的影響，得出在 235℃時(shí)，應(yīng)變速率對(duì)變形有強(qiáng)烈的影響。 鎂合金 AZ31B 板料成形性能研究進(jìn)展 [44]等人研究溫度對(duì)鎂合金 AZ31 板料拉深性能的影響，得出隨著溫度的升高，鎂合金 AZ31 板料的拉深成 形 性能逐步提高。 （ 8） 在非必須的情況 不拆卸顯微鏡上的零件， 特別是 物鏡鏡頭 。 （ 5） 避免在潮濕的環(huán)境下使用 顯微鏡 ，并保持 清潔。 （ 2） 移動(dòng) 顯微鏡時(shí) 動(dòng)作要輕，必須 雙手配合， 一手握住彎臂， 并用手 托住底座。 金相顯微鏡與生物顯微鏡 不同，不是 采 用透射光 ， 而是采用反射光成像 ，因而必須有一套特殊的附加照明系統(tǒng)， 即 垂直照明裝置。近期的金相顯微鏡，對(duì)象場(chǎng)彎曲和畸變等象差也給予了足 夠的重視。在低倍情況下，象差主要通過(guò)物鏡進(jìn)行校正 ； 在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正 。 的最有利的情況下，分辨距離也不會(huì)比 m? 更高。德國(guó)人阿貝 (Abb)對(duì)最小分辨距離提出了以下公 ： d=λ/2nsinφ （ 12） 式中 ， ? 為光源波長(zhǎng)； n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣 ： n=1；松節(jié)油 n=）； 第一章 緒論 12 ? 為物鏡的孔徑角之半。長(zhǎng)度單位皆為 mm。 金相顯微鏡是用可見(jiàn)光作為照明源的一種顯微鏡。 1841 年，俄國(guó)人 （ Nikolai Anosov） 使 用 放大鏡研究大馬士革鋼劍上的花紋。 對(duì)鎂合金 金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu) 的 觀察 、 檢驗(yàn) 、 分析 ，可以利用 金相顯微鏡 來(lái)完成 [40]。 金相顯微鏡 金相顯微鏡主要用于鑒定和分析金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織，它是金屬學(xué)研究金相的重 要儀器，是工業(yè)部門鑒定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備 。等經(jīng)角軋制不僅能連續(xù)生產(chǎn)板料，同時(shí)具備等經(jīng)角擠壓工藝所具備的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合等經(jīng)角擠壓 工藝、軋擠法、 Conform 擠壓法的優(yōu)缺點(diǎn)，不僅可以細(xì)化鎂合金板料晶粒 ， 同時(shí)能夠連續(xù)生產(chǎn)，制備尺寸較大的鎂合金板材， 提出 等經(jīng)角軋制工藝。繼續(xù)變形，胞壁位錯(cuò)交錯(cuò)變成二維界面，形成大角度或小角度晶界，從而細(xì)化晶粒。塑性變形初期是多滑移系同時(shí)進(jìn)行，位錯(cuò)纏結(jié)雜亂，達(dá)到一定變形量，胞狀結(jié)構(gòu)形成。為提高鎂 合金 的塑性成形性能，降低鎂合金板料各向異性程度，可以從兩方面考慮 ： 首先制備細(xì)晶組織，其次有效 地控制亂晶和織構(gòu)的類型。 在 脹形 工藝中 ， 參與變形的 板料 隨著成形板料逐漸 變薄。軋制后板材的各向異性也不利于板材后續(xù)成形。影響鎂合金軋制板材質(zhì)量的成形參數(shù)有壓下量、軋制溫度、軋制速度、輥型等。 擠壓成形的鎂合金制品尺寸精度高、表面質(zhì)量好、晶粒粒度小、塑性變形性能好，同時(shí)擠壓成形工藝靈活、操作方便。在鎂合 金發(fā)生塑性變形時(shí)，由于滑移系較少，因此孿生變形起著很重要的作用。然而提高成形溫度，鎂合金晶體的棱柱面和基面等滑移系被激活而啟動(dòng)，同時(shí)錐面滑移系 使 鎂單晶的各向異性減小，從而使鎂合金的在高溫下的塑性 成形 性能有大幅度的提高。研究結(jié)果表明，鎂合金的滑移系主要有三個(gè) ： 基面、棱面 和 錐面滑移系。為了更好的解決鎂合金在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的塑性變形所遇到的困難，首先要 清楚鎂合金塑性變形的內(nèi)部機(jī)理。其次對(duì)于鎂合金薄壁件，在使用鑄造工 藝時(shí)產(chǎn)生大量的廢料，還需進(jìn)一步的切削 加工 ，不僅對(duì)原材料造成浪費(fèi)，也增加原材料成本，降低鎂合金使用的經(jīng)濟(jì)效益。 對(duì)于 不含 Al的鎂合金，可 加入鋯 元素使晶粒 細(xì)化 。大量的實(shí)驗(yàn)表明， 加入鈣、鈹或稀土元素，對(duì)于提高鎂合金的阻燃性都有很大的作用。 該溶 劑熔點(diǎn)低，在較低的溫度下融化成固態(tài)，阻止空氣和鎂熔液相接觸。流變鑄造工藝結(jié)合了壓鑄和擠壓鑄造成型 的優(yōu)點(diǎn)，提高鑄型的使用壽命。 因 使 從供料到擠壓之間金屬 液 的停留時(shí)間 縮短 ，使鑄件均勻凝固，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金件。 2） 半固態(tài)鑄造 鎂合金 鎂合金半固態(tài)鑄造融合了塑料注塑成型和金屬壓鑄成型的特點(diǎn)。采用壓鑄成型不僅可以用冷室壓鑄 機(jī)壓鑄，同時(shí)也可以采用熱室壓鑄機(jī)壓鑄，提高壓鑄成型效率。作為21 世紀(jì)清潔能源，核能的使用會(huì) 不斷發(fā)展，作為包覆材料的鎂合金的使用也會(huì)不斷增加，因此鎂合金在核 工業(yè)上的潛力 是可以想象的。 經(jīng)過(guò)將近一百年的發(fā)展，鎂合金材料的各方面性能都有很大的提高，鎂合金的應(yīng) 用范圍也 不斷的擴(kuò)大，從民用、軍用飛機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 零部件、齒輪箱、支架結(jié)構(gòu)， 到火箭、導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的一些零部件。 鎂合金在現(xiàn)代兵器零部件 上 的應(yīng)用 鎂合金廣泛的應(yīng)用于槍械武器 ，導(dǎo)彈、火炮、彈藥、裝甲車 輛、光電儀器、軍用器材及武器用計(jì)算機(jī)。 在 “十五 ”期間啟動(dòng)了 “鎂合金開(kāi)發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化 ”項(xiàng)目。 到 1980 年，鎂合金的用量總量達(dá) 38 萬(wàn)噸 [24]。 鎂合金在汽車工業(yè)上的應(yīng)用 早在 20 世紀(jì) 20 年代中期，德國(guó)就出現(xiàn)了鎂合金壓鑄件 [23]。 鎂合金的發(fā)展和應(yīng)用 1808 年 [21]在實(shí)驗(yàn)室提得純鎂，至今鎂合金的使用已有兩百多年的歷史。 其它合金元素的影響 鎂合金中的 Fe 和 Ni 元素對(duì)于鎂合金的抗腐蝕性能極 為不利，會(huì)使鎂合金的抗蝕性能嚴(yán)重降低，其含量必須嚴(yán)格控制。 當(dāng) Zn 含量大于 %時(shí)， Zn 對(duì)鎂合金的防腐性能有負(fù)面影響。若在晶界上析出 17 12gM Al 則會(huì)降低鎂合金的抗蠕變性能 [17]。 AZ31 中 Al的含量為 %，且由于工業(yè)上的所用的鎂鋁合金通常是不平衡結(jié)晶，室溫狀態(tài)下的組織通常為 ? ? ? ?1 7 1 2g + gM M Al?? [16]。 表 11 鎂合金主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 元素 Al Ca Cu Fe Mn Ni Si Zn Mg 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Max Max Max 97 Al 元素的影響 Al是 AZ31 鎂合金中的主要元素，主要起到固溶強(qiáng)化作用并形成沉淀析出相，從而降低合金的塑性 并 提高其強(qiáng)度和耐腐蝕性能 [15]。 （ 11）鎂合金回收率高，達(dá)到環(huán)保要求 [9]。 （ 8） 鎂合金的鑄造性能優(yōu)良，幾乎可以采用所有的鑄造工藝。 （ 5）鎂合金的電磁屏蔽性比鋁合金好，適宜制作電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)和手機(jī)等產(chǎn)品的外殼， 可 降低對(duì)人體的輻射危害。 （ 2）有很高的比強(qiáng)度和比剛度，其比彈性模量與合金鋼、高強(qiáng)度鋁合金 相當(dāng) ，因此采用鎂合金制作剛性良好的整體構(gòu)建，對(duì)于構(gòu)件的整體性能 十分有利 [8]。 forming property山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 第一章 緒論 鎂及鎂合金材料的性質(zhì)及工藝特點(diǎn) 鎂元素在自然界中分布 廣泛，居第八位，是地殼中分布最廣的元素之一，約占地殼質(zhì)量的 %[1]。 reversely, the formability is lessened with the increasing of thickness. (3) Comparing the two forming velocities of 10mm/min and 1mm/min, a lower velocity can improve both limited dome height and bulging coefficient, but it is not suitable for wide application in industrial production. (4) The formability is always better when the sheet is lubricated by some lubricants such as 2MoS than that without lubrication. In summary, the optimal forming condition is: a forming temperature of 250℃ , a sheet thickness of , a forming velocity of 10mm/min, and lubrication by 2MoS , at which the limited dome height can reach and the bulging coefficient is . On the other hand, a twiceforming method is presented in this paper. This new method is pared with the single forming method, and the impact of preforming height and soaking on twiceformability is analyzed. The limited dome height and Abstract IV bulging coefficient are chose to analyze the formability. The microscop ic grain structure of the direction that is perpendicular to bulging direction under all kinds of condition is observed, and the impact of twice forming method on the formability of magnesium alloy sheet is analyzed from the view of internal mechanism, finally a method to improve the formability is presented. Keywords: magnesium alloy。因此本文提出250℃ 、 t=、 v=10mm/min、采用 2MoS 時(shí)板料的成形性能最好，其 極限 拱頂高度達(dá) ，脹形系數(shù)為 。板料厚度 t 小于 時(shí) ，鎂合金 AZ31B 板料的成形性能 隨著板料厚度的增加 而變好；反之 t 大于 時(shí)，鎂合金 AZ31B 板料的成形性能 隨