【摘 要】
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镁合金在低于再结晶温度以下的轧制过程中往往会形成大量孪晶和严重的基面织构,这导致了其强烈的力学各向异性,甚至在轧制过程中出现断裂,变形机制复杂。与传统镁合金加工工艺相比,引入脉冲电流可有效降低金属变形抗力,提高其力学性能和表面质量,尤其适用难变形金属。本文从镁合金轧后产生的各向异性现象和微观变形机制出发,探索镁合金电致塑性箔带轧制成形工艺。首先,基于不同条件的单轴拉伸实验,研究了电脉冲参数对预轧制
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镁合金在低于再结晶温度以下的轧制过程中往往会形成大量孪晶和严重的基面织构,这导致了其强烈的力学各向异性,甚至在轧制过程中出现断裂,变形机制复杂。与传统镁合金加工工艺相比,引入脉冲电流可有效降低金属变形抗力,提高其力学性能和表面质量,尤其适用难变形金属。本文从镁合金轧后产生的各向异性现象和微观变形机制出发,探索镁合金电致塑性箔带轧制成形工艺。首先,基于不同条件的单轴拉伸实验,研究了电脉冲参数对预轧制的镁合金不同方向力学性能的影响规律。在100℃~250℃时,在RD-TD面内与等温拉伸相比,不同方向的流动应力差随等效电流密度的升高先增加后减小,在175℃出现非热效应的阈值,且在高峰值电流密度下脉冲电流的非热效应更明显;在低温下电塑性效应更加明显,微观组织再结晶程度更高、晶粒细小;电脉冲仅在高峰值电流密度下对各向异性改善程度稍强于无电流实验结果;同时根据实验结果,基于Johnson-Cook本构模型建立了镁合金在电脉冲作用下的各向异性本构模型。其次,通过对镁合金带进行了静态电脉冲处理实验,探明了电脉冲产生的温度场的分布规律。实验中电极的加载方式对镁合金温度场产生较大影响,温度场峰值总出现在电极加载处。同时,脉冲电的脉宽较脉冲频率对试样温度的影响更大;基于焦耳热定律得到了等效电流密度和试样表面平均温度的函数关系,能够较好地反映镁合金在脉冲电流下的温度变化情况。基于温度场实验结果,优化了电极加载方式。最后,基于设计的电脉冲轧制实验平台,进行了单道次和多道次电脉冲轧制实验。探明了电脉冲对不同变形量镁合金的影响规律,验证了连续无火电轧的可行性。在较低的变形量下,过强的脉冲电流会使轧后镁合金的力学各向异性增强,其变形机制为孪生和晶界迁移竞争协调变形;变形量为14%~17%时,脉冲电流诱导发生动态再结晶,能够有效降低轧后各向异性。最终实现了多道次的无中间退火的电脉冲轧制,成功制备0.13mm的镁合金箔材。
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