ZK系列镁合金高应变速率锻造工艺及机理的研究.pdf

学校代号 10532 学号 T08131014
分类号 TG319 . .密级普通



博士学位论文


ZK 系列镁合金高应变速率锻造
工艺及机理的研究

学位申请人姓名吴远志
培养单位材料科学与工程学院
导师姓名及职称严红革教授
学科专业材料加工工程
研究方向有色金属锻造
论文提交日期 2012 年 9 月
学校代号:10532
学号:T08131014
密级: 普通


湖南大学博士学位论文

ZK 系列镁合金高应变速率锻造
工艺及机理的研究


学位申请人姓名: 吴远志
导师姓名及职称: 严红革教授
培养单位: 材料科学与工程学院
专业名称: 材料加工工程
论文提交日期: 2012 年 9 月 12 日
论文答辩日期: 2012 年 11 月 23 日
答辩委员会主席: 万隆教授
Research on the technics and mechanisms of ZK series magnesium
alloys during high strain rate forging
by
Wu Yuanzhi
. (Hunan University) 2006
A dissertation submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Docter of Engineering
in
Materials Science
in the
Graduate School
of
Hunan University
Supervisor
Professor Yan Hongge
November, 2012
湖南大学
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取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任
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献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的
法律后果由本人承担。

作者签名: 日期: 年月日

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作者签名: 日期: 年月日

导师签名: 日期: 年月日
博士学位论文
摘要
镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度和比刚度高、导热性和阻尼减振
性能好、电磁屏蔽性能和机加工性能优异等优点,被誉为“二十一世纪最具发展
前景的绿色工程材料”。尤其是锻造镁合金,由于其优异的静态和动态强度,可在
航空航天、汽车等领域大幅减轻设备的自重,进而实现节能减排的目的。但由于
镁合金锻造温度区间窄、对应变速率敏感,锻造成形困难,极大地制约了镁合金
锻件的广泛应用。因此,开发一种有效的锻造工艺制备高性能镁合金锻件具有重
要的理论意义和工程应用价值。本文以 ZK(Mg-Zn-Zr)系镁合金为研究对象,通过
高应变速率变形诱发孪生再结晶,从根本上提高合金的可锻性,并结合多向锻造
细化晶粒、软化织构的特点,提出了高应变速率多向锻造工艺,围绕锻造工艺和
合金成分对锻坯组织和力学性能的影响开展了镁合金高应变速率锻造的研究。
1、基于变形温度和应变速率在镁合金锻造过程中的重要作用,开展了 ZK 系
镁合金热压缩模拟的研究,分析了变形温度和应变速率对合金显微组织和流变行
为的影响规律,验证了镁合金高应变速率变形的可行性,探讨了高应变速率压缩
条件下的动态再结晶机制,初步优化了合金最佳热加工工艺范围,结果表明:
(1) 应变速率ε≤1s-1 时,合金主要晶粒细化机制为晶界再结晶;而应变速率ε
≥10s-1 时,孪生的作用明显增强,在初始晶粒内形成大量的孪晶,并在孪晶上形
成再结晶晶粒,合金主要晶粒细化机制为孪生诱发动态再结晶。
(2) ZK 系列镁合金热加工性能随应变速率的增大而提高;其最佳热加工工艺
参数范围为:25